सेमीकंडक्टर भाग – एसआयसी (SiC) लेपित ग्रॅफाइट बेस

मेटल-ऑरगॅनिक केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन (MOCVD) उपकरणांमध्ये सिंगल क्रिस्टल सबस्ट्रेट्सना आधार देण्यासाठी आणि गरम करण्यासाठी सामान्यतः SiC लेपित ग्रॅफाइट बेसचा वापर केला जातो. SiC लेपित ग्रॅफाइट बेसची औष्णिक स्थिरता, औष्णिक एकसमानता आणि इतर कार्यप्रदर्शन पॅरामीटर्स एपिटॅक्सियल मटेरियलच्या वाढीच्या गुणवत्तेत निर्णायक भूमिका बजावतात, त्यामुळे तो MOCVD उपकरणाचा एक मुख्य घटक आहे.

वेफर निर्मितीच्या प्रक्रियेत, उपकरणांची निर्मिती सुलभ करण्यासाठी काही वेफर सबस्ट्रेट्सवर एपिटॅक्सियल थर तयार केले जातात. सामान्य एलईडी प्रकाश-उत्सर्जक उपकरणांसाठी सिलिकॉन सबस्ट्रेट्सवर GaAs चे एपिटॅक्सियल थर तयार करणे आवश्यक असते; उच्च व्होल्टेज, उच्च करंट आणि इतर पॉवर ॲप्लिकेशन्ससाठी SBD, MOSFET इत्यादी उपकरणांच्या निर्मितीकरिता प्रवाहकीय SiC सबस्ट्रेटवर SiC एपिटॅक्सियल थर वाढवला जातो; कम्युनिकेशनसारख्या RF ॲप्लिकेशन्ससाठी HEMT आणि इतर उपकरणे तयार करण्याकरिता अर्ध-विद्युतरोधक SiC सबस्ट्रेटवर GaN एपिटॅक्सियल थर तयार केला जातो. ही प्रक्रिया CVD उपकरणांपासून अविभाज्य आहे.

सीव्हीडी उपकरणामध्ये, एपिटॅक्सियल डिपॉझिशनसाठी सबस्ट्रेट थेट धातूवर किंवा फक्त बेसवर ठेवता येत नाही, कारण त्यात वायूचा प्रवाह (आडवा, उभा), तापमान, दाब, स्थिरीकरण, प्रदूषकांचे उत्सर्जन आणि इतर पैलूंचा प्रभाव पडतो. त्यामुळे, बेस वापरणे आवश्यक आहे, आणि मग सबस्ट्रेट डिस्कवर ठेवून, सीव्हीडी तंत्रज्ञानाचा वापर करून सबस्ट्रेटवर एपिटॅक्सियल डिपॉझिशन केले जाते, जो एसआयसी (SiC) लेपित ग्रॅफाइट बेस (ज्याला ट्रे असेही म्हणतात) असतो.

मेटल-ऑरगॅनिक केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन (MOCVD) उपकरणांमध्ये सिंगल क्रिस्टल सबस्ट्रेट्सना आधार देण्यासाठी आणि गरम करण्यासाठी सामान्यतः SiC लेपित ग्रॅफाइट बेसचा वापर केला जातो. SiC लेपित ग्रॅफाइट बेसची औष्णिक स्थिरता, औष्णिक एकसमानता आणि इतर कार्यप्रदर्शन पॅरामीटर्स एपिटॅक्सियल मटेरियलच्या वाढीच्या गुणवत्तेत निर्णायक भूमिका बजावतात, त्यामुळे तो MOCVD उपकरणाचा एक मुख्य घटक आहे.

मेटल-ऑरगॅनिक केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन (MOCVD) हे निळ्या LED मध्ये GaN फिल्म्सच्या एपिटॅक्सियल वाढीसाठीचे मुख्य तंत्रज्ञान आहे. याचे फायदे म्हणजे सोपी कार्यपद्धती, नियंत्रित वाढीचा दर आणि GaN फिल्म्सची उच्च शुद्धता. MOCVD उपकरणाच्या रिॲक्शन चेंबरमधील एक महत्त्वाचा घटक म्हणून, GaN फिल्मच्या एपिटॅक्सियल वाढीसाठी वापरल्या जाणाऱ्या बेअरिंग बेसमध्ये उच्च तापमान प्रतिरोध, एकसमान औष्णिक वाहकता, चांगली रासायनिक स्थिरता, तीव्र औष्णिक धक्का प्रतिरोध इत्यादी गुणधर्म असणे आवश्यक आहे. ग्रॅफाइट मटेरियल वरील अटींची पूर्तता करू शकते.

MOCVD उपकरणाच्या मुख्य घटकांपैकी एक म्हणून, ग्रॅफाइट बेस हा सबस्ट्रेटचा वाहक आणि तापवणारा भाग आहे, जो थेट फिल्म मटेरियलची एकसमानता आणि शुद्धता ठरवतो, त्यामुळे त्याची गुणवत्ता एपिटॅक्सियल शीटच्या निर्मितीवर थेट परिणाम करते, आणि त्याच वेळी, वापराची संख्या वाढल्याने आणि कामाच्या परिस्थितीत बदल झाल्याने, तो खूप लवकर झिजतो, आणि तो उपभोग्य वस्तूंच्या श्रेणीत येतो.

जरी ग्रॅफाइटमध्ये उत्कृष्ट औष्णिक वाहकता आणि स्थिरता असली तरी, MOCVD उपकरणांचा आधारभूत घटक म्हणून त्याचा चांगला फायदा आहे, परंतु उत्पादन प्रक्रियेत, क्षरणकारी वायू आणि धातूंच्या सेंद्रिय पदार्थांच्या अवशेषांमुळे ग्रॅफाइट पावडरचे क्षरण होते आणि त्यामुळे ग्रॅफाइट बेसचे सेवा आयुष्य मोठ्या प्रमाणात कमी होते. त्याच वेळी, खाली पडणाऱ्या ग्रॅफाइट पावडरमुळे चिप्सचे प्रदूषण होते.

कोटिंग तंत्रज्ञानाच्या उदयानंतर पृष्ठभागावरील पावडरचे स्थिरीकरण, औष्णिक वाहकतेत वाढ आणि उष्णतेचे समान वितरण शक्य झाले आहे, जे या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी मुख्य तंत्रज्ञान बनले आहे. MOCVD उपकरणाच्या वापर वातावरणात, ग्रॅफाइट बेस पृष्ठभागाच्या कोटिंगमध्ये खालील वैशिष्ट्ये असणे आवश्यक आहे:

(1) ग्रॅफाइट बेस पूर्णपणे वेढलेला असू शकतो आणि त्याची घनता चांगली आहे, अन्यथा संक्षारक वायूमध्ये ग्रॅफाइट बेस सहज गंजतो.

(2) ग्राफाइट बेससह संयोजनाची ताकद जास्त आहे जेणेकरून अनेक उच्च तापमान आणि कमी तापमान चक्रानंतरही कोटिंग सहजपणे निघून जाणार नाही.

(3) उच्च तापमान आणि क्षरणकारी वातावरणात लेप खराब होऊ नये यासाठी यात चांगली रासायनिक स्थिरता असते.

SiC मध्ये क्षरण प्रतिरोध, उच्च औष्णिक वाहकता, औष्णिक धक्क्याला प्रतिकार आणि उच्च रासायनिक स्थिरता हे फायदे आहेत, आणि ते GaN एपिटॅक्सियल वातावरणात उत्तम प्रकारे कार्य करू शकते. याव्यतिरिक्त, SiC चा औष्णिक प्रसरण गुणांक ग्रॅफाइटपेक्षा खूपच कमी वेगळा असतो, त्यामुळे ग्रॅफाइट बेसच्या पृष्ठभागावरील लेपनासाठी SiC हे एक पसंतीचे साहित्य आहे.

सध्या, सामान्य SiC प्रामुख्याने 3C, 4H आणि 6H प्रकारचे आहे, आणि वेगवेगळ्या क्रिस्टल प्रकारांनुसार SiC चे उपयोग वेगवेगळे आहेत. उदाहरणार्थ, 4H-SiC वापरून उच्च-शक्तीची उपकरणे बनवता येतात; 6H-SiC सर्वात स्थिर असून त्यापासून फोटोइलेक्ट्रिक उपकरणे बनवता येतात; GaN शी समान रचना असल्यामुळे, 3C-SiC चा उपयोग GaN एपिटॅक्सियल थर तयार करण्यासाठी आणि SiC-GaN RF उपकरणे बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो. 3C-SiC ला सामान्यतः β-SiC म्हणूनही ओळखले जाते, आणि β-SiC चा एक महत्त्वाचा उपयोग फिल्म आणि कोटिंग मटेरियल म्हणून होतो, त्यामुळे सध्या कोटिंगसाठी β-SiC हे मुख्य मटेरियल आहे.