सेमीकंडक्टर भाग - SiC लेपित ग्रेफाइट बेस

मेटल-ऑरगॅनिक केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन (MOCVD) उपकरणांमध्ये सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट्सना आधार देण्यासाठी आणि गरम करण्यासाठी SiC लेपित ग्रेफाइट बेस सामान्यतः वापरले जातात. SiC लेपित ग्रेफाइट बेसची थर्मल स्थिरता, थर्मल एकरूपता आणि इतर कार्यप्रदर्शन मापदंड एपिटॅक्सियल मटेरियल वाढीच्या गुणवत्तेत निर्णायक भूमिका बजावतात, म्हणून ते MOCVD उपकरणांचा मुख्य घटक आहे.

वेफर उत्पादन प्रक्रियेत, उपकरणांचे उत्पादन सुलभ करण्यासाठी काही वेफर सब्सट्रेट्सवर एपिटॅक्सियल थर तयार केले जातात. सामान्य एलईडी प्रकाश उत्सर्जक उपकरणांना सिलिकॉन सब्सट्रेट्सवर GaAs चे एपिटॅक्सियल थर तयार करावे लागतात; उच्च व्होल्टेज, उच्च प्रवाह आणि इतर पॉवर अनुप्रयोगांसाठी SBD, MOSFET इत्यादी उपकरणांच्या बांधकामासाठी SiC एपिटॅक्सियल थर प्रवाहकीय SiC सब्सट्रेटवर वाढविला जातो; HEMT आणि संप्रेषणासारख्या RF अनुप्रयोगांसाठी इतर उपकरणे तयार करण्यासाठी GaN एपिटॅक्सियल थर अर्ध-इन्सुलेटेड SiC सब्सट्रेटवर तयार केला जातो. ही प्रक्रिया CVD उपकरणांपासून अविभाज्य आहे.

CVD उपकरणांमध्ये, सब्सट्रेट थेट धातूवर ठेवता येत नाही किंवा एपिटॅक्सियल डिपॉझिशनसाठी फक्त बेसवर ठेवता येत नाही, कारण त्यात वायू प्रवाह (क्षैतिज, उभ्या), तापमान, दाब, स्थिरीकरण, प्रदूषकांचे शेडिंग आणि प्रभाव घटकांच्या इतर पैलूंचा समावेश असतो. म्हणून, बेस वापरणे आवश्यक आहे, आणि नंतर सब्सट्रेट डिस्कवर ठेवणे आवश्यक आहे, आणि नंतर सब्सट्रेटवर एपिटॅक्सियल डिपॉझिशनसाठी CVD तंत्रज्ञानाचा वापर करणे आवश्यक आहे, जे SiC लेपित ग्रेफाइट बेस (ज्याला ट्रे देखील म्हणतात) आहे.

मेटल-ऑरगॅनिक केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन (MOCVD) उपकरणांमध्ये सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट्सना आधार देण्यासाठी आणि गरम करण्यासाठी SiC लेपित ग्रेफाइट बेस सामान्यतः वापरले जातात. SiC लेपित ग्रेफाइट बेसची थर्मल स्थिरता, थर्मल एकरूपता आणि इतर कार्यप्रदर्शन मापदंड एपिटॅक्सियल मटेरियल वाढीच्या गुणवत्तेत निर्णायक भूमिका बजावतात, म्हणून ते MOCVD उपकरणांचा मुख्य घटक आहे.

निळ्या एलईडीमध्ये GaN फिल्म्सच्या एपिटॅक्सियल वाढीसाठी मेटल-ऑरगॅनिक केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन (MOCVD) हे मुख्य प्रवाहातील तंत्रज्ञान आहे. त्याचे साधे ऑपरेशन, नियंत्रित वाढ दर आणि GaN फिल्म्सची उच्च शुद्धता हे फायदे आहेत. MOCVD उपकरणांच्या रिअॅक्शन चेंबरमध्ये एक महत्त्वाचा घटक म्हणून, GaN फिल्म एपिटॅक्सियल वाढीसाठी वापरल्या जाणाऱ्या बेअरिंग बेसमध्ये उच्च तापमान प्रतिरोध, एकसमान थर्मल चालकता, चांगली रासायनिक स्थिरता, मजबूत थर्मल शॉक प्रतिरोध इत्यादी फायदे असणे आवश्यक आहे. ग्रेफाइट मटेरियल वरील अटी पूर्ण करू शकते.

MOCVD उपकरणांच्या मुख्य घटकांपैकी एक म्हणून, ग्रेफाइट बेस हा सब्सट्रेटचा वाहक आणि गरम करणारा भाग आहे, जो फिल्म मटेरियलची एकरूपता आणि शुद्धता थेट ठरवतो, म्हणून त्याची गुणवत्ता एपिटॅक्सियल शीटच्या तयारीवर थेट परिणाम करते आणि त्याच वेळी, वापराच्या संख्येत वाढ आणि कामाच्या परिस्थितीत बदल झाल्यामुळे, ते घालणे खूप सोपे आहे, जे उपभोग्य वस्तूंशी संबंधित आहे.

जरी ग्रेफाइटमध्ये उत्कृष्ट थर्मल चालकता आणि स्थिरता आहे, परंतु MOCVD उपकरणांचा बेस घटक म्हणून त्याचा चांगला फायदा आहे, परंतु उत्पादन प्रक्रियेत, ग्रेफाइट संक्षारक वायू आणि धातूच्या सेंद्रिय पदार्थांच्या अवशेषांमुळे पावडरला गंजवेल आणि ग्रेफाइट बेसचे सेवा आयुष्य खूप कमी होईल. त्याच वेळी, पडणाऱ्या ग्रेफाइट पावडरमुळे चिपमध्ये प्रदूषण होईल.

कोटिंग तंत्रज्ञानाचा उदय पृष्ठभाग पावडर फिक्सेशन प्रदान करू शकतो, थर्मल चालकता वाढवू शकतो आणि उष्णता वितरण समान करू शकतो, जे या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी मुख्य तंत्रज्ञान बनले आहे. MOCVD उपकरणांच्या वापराच्या वातावरणात ग्रेफाइट बेस, ग्रेफाइट बेस पृष्ठभाग कोटिंग खालील वैशिष्ट्ये पूर्ण केली पाहिजेत:

(१) ग्रेफाइट बेस पूर्णपणे गुंडाळता येतो आणि त्याची घनता चांगली असते, अन्यथा ग्रेफाइट बेस संक्षारक वायूमध्ये सहजपणे गंजतो.

(२) ग्रेफाइट बेससह संयोजनाची ताकद जास्त असते जेणेकरून उच्च तापमान आणि कमी तापमानाच्या अनेक चक्रांनंतर कोटिंग सहजपणे पडणार नाही.

(३) उच्च तापमान आणि संक्षारक वातावरणात कोटिंग बिघाड टाळण्यासाठी त्यात चांगली रासायनिक स्थिरता आहे.

SiC मध्ये गंज प्रतिरोधकता, उच्च थर्मल चालकता, थर्मल शॉक प्रतिरोधकता आणि उच्च रासायनिक स्थिरता हे फायदे आहेत आणि ते GaN एपिटॅक्सियल वातावरणात चांगले काम करू शकते. याव्यतिरिक्त, SiC चा थर्मल विस्तार गुणांक ग्रेफाइटपेक्षा खूपच कमी वेगळा आहे, म्हणून ग्रेफाइट बेसच्या पृष्ठभागाच्या कोटिंगसाठी SiC ही पसंतीची सामग्री आहे.

सध्या, सामान्य SiC प्रामुख्याने 3C, 4H आणि 6H प्रकारचा आहे आणि वेगवेगळ्या क्रिस्टल प्रकारांचे SiC वापर वेगवेगळे आहेत. उदाहरणार्थ, 4H-SiC उच्च-शक्तीची उपकरणे तयार करू शकते; 6H-SiC सर्वात स्थिर आहे आणि फोटोइलेक्ट्रिक उपकरणे तयार करू शकते; GaN सारखीच रचना असल्यामुळे, 3C-SiC चा वापर GaN एपिटॅक्सियल लेयर तयार करण्यासाठी आणि SiC-GaN RF उपकरणे तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. 3C-SiC ला सामान्यतः β-SiC असेही म्हणतात आणि β-SiC चा एक महत्त्वाचा वापर फिल्म आणि कोटिंग मटेरियल म्हणून केला जातो, म्हणून β-SiC सध्या कोटिंगसाठी मुख्य मटेरियल आहे.