سيمي ڪنڊڪٽر ڊفيوژن فرنس ٽيوب مواد: ڪوارٽز، سي آءِ سي ۽ ايڊوانسڊ سيرامڪ حل

تعارف: سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار ۾ فرنس ٽيوب مواد جو اهم ڪردار

سيمي ڪنڊڪٽر ويفر فيبريڪيشن ۾، ڊفيوژن فرنس ٽيوب حرارتي پروسيسنگ سامان ۾ استعمال ٿيندڙ سڀ کان اهم اعليٰ درجه حرارت جي عمل جي حصن مان هڪ آهي. اهو ڪيترن ئي اهم سيمي ڪنڊڪٽر عملن لاءِ هڪ ڪنٽرول ٿيل رد عمل ماحول فراهم ڪري ٿو، جنهن ۾ شامل آهن:

• حرارتي آڪسائيڊشن؛
• ڊوپنٽ پکيڙ؛
• اينيلنگ؛
• ايل پي سي وي ڊي جمع؛
• تيز گرمي پد واري ويفر علاج.

روايتي صنعتي فرنس حصن جي برعڪس، سيمي ڪنڊڪٽر فرنس ٽيوب کي انتهائي سخت گهرجن کي پورو ڪرڻ گهرجي ڇاڪاڻ ته ٽريس آلودگي يا ذرڙن جي پيداوار به سڌو سنئون ويفر جي پيداوار ۽ ڊوائيس جي اعتبار تي اثر انداز ٿي سگهي ٿي.

سيمي ڪنڊڪٽر ڊفيوژن ۽ آڪسائيڊيشن جي عملن دوران، فرنس ٽيوب عام طور تي هيٺ ڏنل شين جي سامهون ايندا آهن:

• 800°C کان 1200°C تائين اعليٰ درجه حرارت وارو ماحول؛
• آڪسائيڊنگ گيسون جهڙوڪ O₂ ۽ H₂O؛
• غير فعال گيسون جن ۾ N₂ ۽ Ar شامل آهن؛
• ڊوپينٽ اڳڪٿيون جهڙوڪ POCl₃ ۽ BBr₃؛
• corrosive ڪيميائي جنسون جهڙوڪ HCl.

تنهن ڪري، فرنس ٽيوب مواد کي هڪ ئي وقت مهيا ڪرڻ گهرجي:

• انتهائي اعليٰ ڪيميائي پاڪائي؛
• بهترين حرارتي استحڪام؛
• گھٽ ڌاتو آلودگي؛
• اعلي سنکنرن جي مزاحمت؛
• گهٽ ذرڙن جي پيداوار؛
• ڊگهي آپريشنل زندگي.

سيمي ڪنڊڪٽر سامان جي مواد جي معيار ۽ صنعت جي طريقن جي مطابق، سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيندڙ فرنس ٽيوب مواد ۾ شامل آهن:

• اعليٰ پاڪائي وارو ڪوارٽز (فيوزڊ سليڪا، SiO₂)
• سلڪون ڪاربائيڊ (SiC سيرامڪ)
• ايلومينيا سيرامڪ (Al₂O₃)
• سلڪون نائٽرائڊ سيرامڪ (Si₃N₄)

اعليٰ پاڪائي ڪوارٽز ٽيوب

سڀني سيمي ڪنڊڪٽر فرنس ٽيوب مواد ۾، اعليٰ پاڪائي ڪوارٽز ٽيوب روايتي سلڪون ويفر جي پيداوار لاءِ غالب حل رهي ٿي ڇاڪاڻ ته ان جي شاندار پاڪائي، حرارتي استحڪام ۽ پختو پروسيسنگ ٽيڪنالاجي آهي.

سيمي ڪنڊڪٽر گريڊ ڪوارٽز ٽيوب اعليٰ پاڪائي واري فيوز ٿيل سليڪا مان ٺاهيا ويندا آهن، جتي بنيادي جزو سلڪون ڊاءِ آڪسائيڊ (SiO₂) هوندو آهي. پاڪائي جي سطح عام طور تي 99.99٪ کان وڌيڪ هوندي آهي، جنهن ۾ ڌاتو جي نجاستن جي سخت ڪنٽرول شامل آهي: Fe؛ Na؛ K؛ Cu؛ Al.

حرارتي آڪسائيڊيشن جي عملن ۾، ڪوارٽز فرنس ٽيوب سلڪون آڪسائيڊ پرتن جي ٺهڻ لاءِ هڪ مثالي رد عمل ماحول فراهم ڪن ٿا.

عام رد عملن ۾ شامل آهن:

خشڪ آڪسائيڊشن:

سي + او₂ → سي او₂

گلي آڪسائيڊشن:

سي + ايڇ او → سي او ₂ + ايڇ او

اهي آڪسائيڊشن عمل ضروري آهن:

• گيٽ ڊائي اليڪٽرڪ ٺهڻ؛
• مٿاڇري جي غير فعال ٿيڻ؛
• آئسوليشن جوڙجڪ.

ڪوارٽز ٽيوب پڻ ڊوپنٽ ڊفيوژن عملن ۾ وڏي پيماني تي استعمال ٿين ٿا، جن ۾ شامل آهن:

• POCl₃ استعمال ڪندي فاسفورس جي پکيڙ؛
• BBr₃ استعمال ڪندي بوران جي پکيڙ؛
• آرسينڪ جي ڦهلاءَ جا عمل.

ان کان علاوه، ڪوارٽز فرنس ٽيوبون LPCVD سسٽم ۾ وڏي پيماني تي لاڳو ٿين ٿيون: 

• سلڪون نائٽرائڊ جمع؛
• پولي ڪرسٽل سلڪون جو جمع.

کوارٽز فرنس ٽيوب جا اهم فائدا شامل آهن:

• بهترين ڪيميائي صفائي
• گھٽ حرارتي توسيع
• بهترين حرارتي هڪجهڙائي

جڏهن ته، ڪوارٽز ٽيوب جون به ڪجهه حدون آهن. بنيادي حد اعليٰ درجه حرارت جي ميڪانياتي استحڪام آهي. تقريبن 1100-1200 °C کان مٿي ڊگهي آپريشن هيٺ، ڪوارٽز تجربو ڪري سگهي ٿو:

• ٽيوب جي خرابي؛
• ٻڏڻ؛
• گھٽجي ويل مشيني طاقت.

تنهن ڪري، ڪوارٽز سلڪون سيمي ڪنڊڪٽر جي مکيه وهڪري جي پيداوار لاءِ ترجيحي پسند رهي ٿو پر انتهائي تيز گرمي پد يا انتهائي خراب ٿيندڙ عملن لاءِ گهٽ مناسب آهي.

سلڪون ڪاربائيڊ ٽيوب: ترقي يافته سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار لاءِ هڪ اعليٰ درجه حرارت جو حل

سلڪون ڪاربائيڊ (SiC) سيرامڪ ترقي يافته فرنس ٽيوب لاءِ هڪ اميد افزا متبادل مواد طور سامهون آيو آهي.

SiC هڪ ڪوويلنٽ سيرامڪ مرڪب آهي جيڪو سلڪون ۽ ڪاربان ايٽم تي مشتمل آهي. سيمي ڪنڊڪٽر گريڊ SiC سيرامڪس ۾ عام طور تي شامل آهن:

• رد عمل سان ڳنڍيل SiC؛
• سِنٽر ٿيل سي آءِ سي؛
• اعليٰ پاڪائي وارو CVD SiC مواد.

ڪوارٽز جي مقابلي ۾، SiC خاص طور تي بهتر مهيا ڪري ٿو:

• گرمي پد جي مزاحمت؛
• مشيني طاقت؛
• حرارتي چالکائي؛
• ڪيميائي استحڪام.

سي آءِ سي فرنس ٽيوب جي سڀ کان اهم فائدن مان هڪ انهن جي اعليٰ درجه حرارت جي صلاحيت آهي.

جڏهن ته ڪوارٽز عام طور تي تقريبن 1200 ° C آپريٽنگ حالتن تائين محدود آهي، SiC سيرامڪس 1500 ° C کان وڌيڪ گرمي پد کي برداشت ڪري سگهن ٿا، انهن کي ترقي يافته حرارتي عملن لاءِ موزون بڻائي ٿو.

حرارتي چالکائي جو فرق پڻ اهم آهي:

• ڪوارٽز: ~1.4 W/m·K
• سلڪون ڪاربائيڊ: 120-200 W/m·K

SiC جي اعليٰ حرارتي چالکائي قابل بڻائي ٿي:

• تيز حرارتي ردعمل؛
• بهتر گرمي پد جي هڪجهڙائي؛
• گھٽيل حرارتي گريڊينٽس.

سيمي ڪنڊڪٽر ايپليڪيشنن ۾، SiC فرنس ٽيوب کي بنيادي طور تي سمجهيو ويندو آهي:

• تيز گرمي پد اينيلنگ؛
• ترقي يافته پکيڙ جا عمل؛
• سلڪون ڪاربائيڊ پاور ڊيوائس جي پيداوار؛
• GaN سيمي ڪنڊڪٽر پروسيسنگ.

ايلومينا ٽيوب (Al₂O₃): هڪ قيمت-مؤثر اعليٰ درجه حرارت سيرامڪ مواد

ايلومينا سيرامڪ ٽيوب بنيادي طور تي ايلومينيم آڪسائيڊ (Al₂O₃) مان ٺاهيا ويندا آهن، عام طور تي پاڪائي جي سطح 95٪ کان 99.8٪ تائين هوندي آهي.

ايلومينا سيرامڪس جي آپريٽنگ گرمي پد جي صلاحيت تقريبن 1400–1700 °C تائين پهچي سگهي ٿي جيڪا روايتي ڪوارٽز کان وڌيڪ آهي.

انهن خاصيتن جي ڪري، ايلومينا فرنس ٽيوب عام طور تي استعمال ٿينديون آهن:

ليبارٽري سيمي ڪنڊڪٽر فرنس؛

• l تحقيق ۽ ترقي جو سامان؛
• تجرباتي حرارتي پروسيسنگ سسٽم.

جڏهن ته، وڏي مقدار ۾ سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار ۾ ايلومينا کي محدود اختيار حاصل آهي. مکيه سبب آلودگي ڪنٽرول آهي.

کوارٽز جي مقابلي ۾، ايلومينا سيرامڪس متعارف ڪرائي سگهن ٿا:

• ايلومينيم جي آلودگي؛
• l نجاست جي وڌيڪ سطح.

ترقي يافته سيمي ڪنڊڪٽر پيداوار لاءِ جنهن کي انتهائي گهٽ آلودگي جي سطح جي ضرورت هوندي آهي، ڪوارٽز ۽ اعليٰ پاڪائي واري SiC ترجيحي چونڊون آهن.

سلڪون نائٽرائڊ ٽيوب (Si₃N₄): حرارتي جھٽڪي جي مزاحمت لاءِ جديد سيرامڪ

سلڪون نائٽرائڊ (Si₃N₄) هڪ ٻيو جديد سيرامڪ مواد آهي جيڪو پنهنجي غير معمولي ميڪيڪل خاصيتن لاءِ مشهور آهي. امڪاني سيمي ڪنڊڪٽر ايپليڪيشنن ۾ شامل آهن:

• خاص فرنس اجزاء؛
• سيمي ڪنڊڪٽر سامان جي تحقيق ڪريو؛
• تيز گرمي پد واري سيرامڪ اڏاوتون.

جڏهن ته، Si₃N₄ فرنس ٽيوب کي مکيه وهڪرو سيمي ڪنڊڪٽر ڊفيوژن فرنس ۾ وڏي پيماني تي اختيار نه ڪيو ويندو آهي ڇاڪاڻ ته:

• پيداوار جي وڌيڪ پيچيدگي؛
• وڌيڪ قيمت؛
• محدود صنعتي سپلائي چين جي پختگي.

ٿڪل

ڊفيوژن فرنس ٽيوب سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار ۾ هڪ اهم پر اڪثر گهٽ اندازو ڪيل جزو آهي. ان جو مواد سڌو سنئون اثر انداز ٿئي ٿو:

• ويفر جي پيداوار؛
• عمل جي استحڪام؛
• ذرات جي ڪارڪردگي؛
• سامان جي زندگي.

هن وقت:

کوارٽز ٽيوبروايتي آڪسائيڊشن ۽ پکيڙ جي عملن تي غالب آهن ڇاڪاڻ ته انهن جي غير معمولي پاڪائي ۽ پختگي جي ڪري.

سي سي ٽيوبايندڙ نسل جي سيمي ڪنڊڪٽر ايپليڪيشنن لاءِ جديد حرارتي صلاحيت فراهم ڪريو.

ايلومينا ۽ سلڪون نائٽرائڊ ٽيوب خاص اعليٰ درجه حرارت جي ايپليڪيشنن جي خدمت ڪن ٿا جتي ميڪيڪل ڪارڪردگي کي ترجيح ڏني ويندي آهي.

جيئن ته سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار وڌيڪ گرمي پد، وڏن ويفرز ۽ وسيع بينڊ گيپ ڊوائيسز ڏانهن جاري آهي، ترقي يافته سيرامڪ فرنس ٽيوب مواد مستقبل جي سيمي ڪنڊڪٽر پروسيس سامان ۾ وڌندڙ اهم ڪردار ادا ڪندا.