سلڪون ڪاربائيڊ ڪوٽنگ: سي آءِ سي ايپيٽيڪسيل واڌ لاءِ اهم بنيادي مواد ۾ هڪ پيش رفت

هڪ ايپيٽيڪسيل پرت هڪ مخصوص سنگل ڪرسٽل پتلي فلم آهي جيڪا هڪ ويفر سبسٽريٽ تي هڪ ايپيٽيڪسيل عمل ذريعي وڌندي آهي؛ سبسٽريٽ ويفر ۽ ايپيٽيڪسيل فلم کي گڏيل طور تي هڪ ايپيٽيڪسيل ويفر سڏيو ويندو آهي. انهن مان، هڪ ڪنڊڪٽو سلڪون ڪاربائيڊ سبسٽريٽ تي هڪ سلڪون ڪاربائيڊ ايپيٽيڪسيل پرت کي وڌائڻ سان هڪجهڙائي سلڪون ڪاربائيڊ ايپيٽيڪسيل ويفر پيدا ٿئي ٿي، جنهن کي وڌيڪ پاور ڊوائيسز جهڙوڪ Schottky diodes، MOSFETs، ۽ IGBTs ۾ ٺاهي سگهجي ٿو. سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيندڙ سبسٽريٽ قسم 4H-SiC سبسٽريٽ آهي.

جيئن ته عملي طور تي سڀئي ڊوائيس ايپيٽيڪسيل پرتن تي ٺهيل آهن، ايپيٽيڪسيل پرت جي معيار جو ڊوائيس جي ڪارڪردگي تي هڪ اهم اثر پوي ٿو. بهرحال، ايپيٽيڪسيل پرت جي معيار ڪرسٽل ۽ سبسٽريٽ پروسيسنگ کان متاثر ٿئي ٿي، ان کي صنعت ۾ هڪ نازڪ موڙ تي رکي ٿي ۽ ان جي ترقي ۾ اهم ڪردار ادا ڪري ٿي.

سلڪون ڪاربائيڊ ايپيٽيڪسيل پرتون تيار ڪرڻ جا بنيادي طريقا شامل آهن: وانپ جمع ڪرڻ؛ مائع مرحلو ايپيٽيڪسي (LPE)؛ ماليڪيولر بيم ايپيٽيڪسي (MBE)؛ ۽ ڪيميڪل وانپ جمع ڪرڻ (CVD). انهن مان، ڪيميڪل وانپ جمع ڪرڻ (CVD) 4H-SiC هڪجهڙائي واري ايپيٽيڪسي لاءِ سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيندڙ طريقو آهي. 4H-SiC CVD ايپيٽيڪسي عام طور تي CVD سامان استعمال ڪري ٿو، جيڪو اعلي واڌ جي گرمي پد هيٺ 4H-SiC ڪرسٽل ڍانچي جي تسلسل کي يقيني بڻائي ٿو.

سي وي ڊي سامان ۾، سبسٽريٽ کي سڌو سنئون ڌاتو جي مٿاڇري تي نه ٿو رکي سگهجي يا صرف ايپيٽيڪسيل جمع ڪرڻ لاءِ بنياد تي نه ٿو رکي سگهجي، ڇاڪاڻ ته ان ۾ مختلف اثر انداز ٿيندڙ عنصر شامل آهن جهڙوڪ گئس جي وهڪري جي هدايت (افقي، عمودي)، گرمي پد، دٻاءُ، فڪسيشن، ۽ شيڊنگ ذرات کان آلودگي. تنهن ڪري، هڪ سپورٽ بيس جي ضرورت آهي؛ سبسٽريٽ کي ٽري تي رکيو ويندو آهي، ۽ پوءِ سي وي ڊي ٽيڪنالاجي استعمال ڪندي سبسٽريٽ تي ايپيٽيڪسيل جمع ڪيو ويندو آهي. هي سپورٽ بيس هڪ SiC-ڪوٽيڊ گريفائيٽ بيس آهي.

هڪ بنيادي جزو جي طور تي، گريفائيٽ سبسٽريٽ ۾ اعليٰ مخصوص طاقت ۽ مخصوص ماڊيولس، گڏوگڏ سٺو حرارتي جھٽڪو ۽ سنکنرن جي مزاحمت شامل آهي. بهرحال، پيداوار دوران، گريفائيٽ سنکنرن ۽ پاؤڊر شيڊنگ جي تابع آهي ڇاڪاڻ ته سنکنرن گيسن ۽ باقي آرگنوميٽلڪ مرکبات، خاص طور تي سبسٽريٽ جي سروس لائف کي گهٽائي ٿو. ساڳئي وقت، شيڊ گريفائيٽ پائوڊر چپس کي آلوده ڪري سگهي ٿو. سلڪون ڪاربائيڊ ايپيٽيڪسيل ويفرز جي پيداوار ۾، گريفائيٽ مواد لاءِ وڌيڪ سخت گهرجن کي پورو ڪرڻ ڏکيو ٿي ويو آهي، انهن جي ترقي ۽ عملي استعمال کي سختي سان محدود ڪري ٿو. نتيجي طور،ڪوٽنگ ٽيڪنالاجيهڪ حل جي طور تي سامهون آيو آهي.

سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري ۾ سي آءِ سي ڪوٽنگ جا فائدا

ڪوٽنگن جي جسماني ۽ ڪيميائي ملڪيتن کي اعليٰ درجه حرارت ۽ سنکنرن جي مزاحمت لاءِ سخت گهرجن کي پورو ڪرڻ گهرجي، ڇاڪاڻ ته اهي سڌو سنئون پيداوار جي پيداوار ۽ عمر تي اثر انداز ٿين ٿا. SiC مواد ۾ اعليٰ طاقت، اعليٰ سختي، حرارتي توسيع جو گهٽ ڪوئفيشينٽ، ۽ بهترين حرارتي چالکائي آهي، جيڪا ان کي هڪ اهم اعليٰ درجه حرارت جي ساخت ۽ سيمي ڪنڊڪٽر مواد بڻائي ٿي. جڏهن گريفائيٽ سبسٽريٽس تي لاڳو ڪيو ويندو آهي، ته ان جا فائدا شامل آهن:

1) SiC سنکنرن جي مزاحمتي آهي ۽ گريفائٽ سبسٽريٽ کي مڪمل طور تي ڍڪي سگهي ٿو. ان جي اعلي کثافت corrosive گيسن کان نقصان کي روڪي ٿي.

2) SiC ۾ اعليٰ حرارتي چالکائي ۽ گريفائٽ سبسٽريٽ سان مضبوط بانڊنگ طاقت آهي، جيڪا يقيني بڻائي ٿي ته ڪوٽنگ بار بار اعليٰ-گهٽ درجه حرارت جي چڪر کان پوءِ به برقرار رهي.

3) SiC ۾ بهترين ڪيميائي استحڪام آهي، جيڪو اعليٰ درجه حرارت، corrosive ماحول ۾ ڪوٽنگ جي ناڪامي کي روڪي ٿو.

وڌيڪ، مختلف مواد مان ٺهيل ايپيٽيڪسيل فرنس کي مخصوص ڪارڪردگي جي وضاحتن سان گريفائيٽ ٽري جي ضرورت هوندي آهي. گريفائيٽ مواد جو حرارتي توسيع ڪوئفيشينٽ ايپيٽيڪسيل فرنس جي واڌ جي درجه حرارت سان مطابقت رکندڙ هجڻ گهرجي. مثال طور، جيئن ته سلڪون ڪاربائيڊ ايپيٽيڪسي لاءِ واڌ جو گرمي پد وڌيڪ آهي، تنهن ڪري اعليٰ درجي جي تھرمل توسيع ڪوئفيشينٽ ميچنگ سان ٽري جي ضرورت هوندي آهي. SiC جو حرارتي توسيع ڪوئفيشينٽ گريفائيٽ کان تمام گهٽ مختلف آهي، ان کي گريفائيٽ سبسٽريٽس جي مٿاڇري کي ڪوٽنگ ڪرڻ لاءِ ترجيحي مواد بڻائي ٿو.

SiC ڪيترن ئي ڪرسٽل شڪلن ۾ موجود آهي، جن مان سڀ کان وڌيڪ عام هن وقت 3C، 4H، ۽ 6H قسم آهن، هر هڪ مختلف ايپليڪيشنن جي خدمت ڪري ٿو. مثال طور، 4H-SiC کي اعليٰ طاقت وارن ڊوائيسز ٺاهڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي؛ 6H-SiC سڀ کان وڌيڪ مستحڪم آهي ۽ آپٽو اليڪٽرانڪ ڊوائيسز ٺاهڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي؛ ۽ 3C-SiC، GaN سان ان جي ساخت جي هڪجهڙائي جي ڪري، SiC-GaN RF ڊوائيسز جي تياري لاءِ GaN ايپيٽڪسيل پرتون پيدا ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي. 3C-SiC کي عام طور تي β-SiC پڻ چيو ويندو آهي. β-SiC جو هڪ اهم استعمال هڪ پتلي فلم ۽ ڪوٽنگ مواد جي طور تي آهي؛ نتيجي طور، β-SiC هن وقت ڪوٽنگن لاءِ استعمال ٿيندڙ بنيادي مواد آهي.

سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار ۾ هڪ عام استعمال جي قابل جي طور تي، SiC ڪوٽنگون بنيادي طور تي سبسٽريٽ تيار ڪرڻ، ايپيٽيڪسي، آڪسائيڊيشن ۽ ڊفيوژن، ايچنگ، ۽ آئن امپلانٽيشن جهڙن عملن ۾ استعمال ٿينديون آهن. ڪوٽنگ جي جسماني ۽ ڪيميائي ملڪيتن کي اعليٰ درجه حرارت جي مزاحمت ۽ سنکنرن جي مزاحمت لاءِ سخت گهرجن کي پورو ڪرڻ گهرجي، ڇاڪاڻ ته اهي سڌو سنئون پيداوار جي پيداوار ۽ عمر تي اثر انداز ٿين ٿا. نتيجي طور، SiC ڪوٽنگن جي تياري انتهائي اهم آهي.

سلڪون ڪاربائيڊ ڪوٽنگ تيار ڪرڻ جو عمل

في الحال، SiC ڪوٽنگ تيار ڪرڻ جا بنيادي طريقا شامل آهن سول-جيل طريقو، ايمبيڊنگ طريقو، برش ڪوٽنگ، پلازما اسپرينگ، ڪيميڪل وانپ ري ايڪشن (CVR)، ۽ ڪيميڪل وانپ ڊپوزيشن (CVD).

ايمبيڊنگ جو طريقو

هي طريقو هڪ قسم جي اعليٰ درجه حرارت واري سالڊ اسٽيٽ سنٽرنگ آهي. اهو بنيادي طور تي سلڪون (Si) پائوڊر ۽ ڪاربان (C) پائوڊر جي مرکب کي ايمبيڊنگ پائوڊر طور استعمال ڪري ٿو. هڪ گريفائيٽ سبسٽريٽ کي ايمبيڊنگ پائوڊر جي اندر رکيو ويندو آهي ۽ هڪ غير فعال گئس جي ماحول ۾ اعليٰ درجه حرارت تي سينٽر ڪيو ويندو آهي، آخرڪار گريفائيٽ سبسٽريٽ جي مٿاڇري تي هڪ SiC ڪوٽنگ ٺاهيندو آهي. هي طريقو ڪوٽنگ ۽ سبسٽريٽ جي وچ ۾ هڪ سادي عمل ۽ سٺي چپڪندڙ خاصيت رکي ٿو؛ جڏهن ته، ڪوٽنگ ٿلهي جي هدايت سان خراب هڪجهڙائي ڏيکاري ٿي ۽ ڪيترن ئي سوراخن کي ترقي ڪرڻ جو امڪان آهي، جنهن جي نتيجي ۾ خراب آڪسائيڊيشن مزاحمت ٿيندي آهي.

برش ڪوٽنگ جو طريقو

برش ڪوٽنگ جو طريقو بنيادي طور تي گريفائيٽ سبسٽريٽ جي مٿاڇري تي مائع خام مال لاڳو ڪرڻ شامل آهي، جنهن کان پوءِ ڪوٽنگ ٺاهڻ لاءِ مواد کي مخصوص درجه حرارت تي علاج ڪيو ويندو آهي. هي طريقو سادو ۽ قيمتي اثرائتو آهي؛ جڏهن ته، نتيجي ۾ ڪوٽنگ سبسٽريٽ سان ڪمزور چپکڻ، خراب هڪجهڙائي، ۽ گهٽ آڪسائيڊيشن مزاحمت سان نسبتا پتلي آهي، جنهن جي ڪري اضافي طريقن جي ضرورت آهي.

پلازما اسپري ڪرڻ جو طريقو

پلازما اسپري ڪرڻ جي طريقي ۾ پلازما گن استعمال ڪندي پگھريل يا نيم پگھريل خام مال کي گريفائيٽ سبسٽريٽ جي مٿاڇري تي اسپري ڪيو ويندو آهي، جيڪو پوءِ مضبوط ٿئي ٿو ۽ ڪوٽنگ ٺاهڻ لاءِ بانڊ ٿئي ٿو. هي طريقو هلائڻ ۾ آسان آهي ۽ نسبتاً گهاٽي سلڪون ڪاربائيڊ ڪوٽنگ پيدا ڪري سگهي ٿو؛ جڏهن ته، نتيجي ۾ ڪوٽنگون اڪثر ڪري تمام پتلي هونديون آهن، جنهن جي ڪري آڪسائيڊيشن مزاحمت خراب ٿيندي آهي. تنهن ڪري، اهو عام طور تي ڪوٽنگ جي معيار کي بهتر بڻائڻ لاءِ SiC جامع ڪوٽنگن جي تياري ۾ استعمال ٿيندو آهي.

جيل-سول طريقو

جيل-سول طريقو بنيادي طور تي سبسٽريٽ جي مٿاڇري کي ڪوٽ ڪرڻ لاءِ هڪجهڙائي، شفاف سول محلول تيار ڪرڻ شامل آهي. جيل ۾ سڪي وڃڻ کان پوءِ، مواد کي ڪوٽنگ ٺاهڻ لاءِ سينٽر ڪيو ويندو آهي. هي طريقو هلائڻ ۾ سادو ۽ نسبتاً گهٽ قيمت وارو آهي؛ جڏهن ته، نتيجي ۾ ڪوٽنگون گهٽ حرارتي جھٽڪي جي مزاحمت ۽ ڦاٽڻ جي رجحان جهڙن نقصانن جو شڪار آهن، جيڪي انهن جي وسيع استعمال کي محدود ڪن ٿا.

ڪيميائي بخارات جي رد عمل (CVR) طريقو

سي وي آر بنيادي طور تي سي ۽ سي او ₂ پائوڊر استعمال ڪري ٿو ته جيئن تيز گرمي پد تي سي او ₂ وانپ پيدا ڪري سگهجي، جيڪو سي سبسٽريٽ جي مٿاڇري تي ڪيميائي رد عملن جو هڪ سلسلو شروع ڪري ٿو ته جيئن هڪ سي سي ڪوٽنگ ٺاهي سگهجي. هن طريقي سان پيدا ٿيندڙ سي سي ڪوٽنگ سبسٽريٽ سان مضبوطيءَ سان ڳنڍيل آهي؛ جڏهن ته، رد عمل جو گرمي پد وڌيڪ آهي، ۽ قيمت پڻ نسبتاً وڌيڪ آهي.

ڪيميائي بخارات جي جمع (CVD)

سي وي ڊي هن وقت سبسٽريٽ جي مٿاڇري تي سي سي ڪوٽنگ تيار ڪرڻ لاءِ بنيادي ٽيڪنالاجي آهي. مکيه عمل ۾ گيسي ري ايڪٽنٽ ۽ سبسٽريٽ جي مٿاڇري جي وچ ۾ فزيڪو ڪيميڪل رد عمل جو هڪ سلسلو شامل آهي، جنهن جي نتيجي ۾ آخرڪار سي سي ڪوٽنگ جمع ٿيندي آهي. سي وي ڊي ٽيڪنالاجي پاران تيار ڪيل سي سي ڪوٽنگ سبسٽريٽ جي مٿاڇري سان مضبوطيءَ سان ڳنڍيل آهن ۽ سبسٽريٽ مواد جي آڪسائيڊيشن مزاحمت ۽ ابليشن مزاحمت کي مؤثر طريقي سان بهتر بڻائي سگهن ٿيون؛ جڏهن ته، هن طريقي کي نسبتاً ڊگهو جمع وقت جي ضرورت آهي، ۽ رد عمل گيسن ۾ ڪجهه زهريلي جزا هوندا آهن.

سي سي ڪوٽنگز ۾ رجحانات

سي سي ڪوٽنگون بنيادي طور تي سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار ۾ استعمال ٿيندڙ شين جي طور تي استعمال ٿينديون آهن، جن ۾ ڪوٽنگ جي هڪجهڙائي، حرارتي توسيع جي کوٽائي، ۽ حرارتي چالکائي شامل آهن. جڏهن ته چين ۾ سي سي ڪوٽنگن جي گهريلو گهرج آهي، ٽيڪنالاجي اڃا تائين نابالغ آهي. ٻاهرين ملڪن ۾، صرف هڪ آمريڪي ڪمپني هن ميدان ۾ ڪم ڪري ٿي، ۽ ان جون شيون نسبتاً مهانگيون آهن.

ڪرسٽل ٻيڙيوناهي استعمال ٿيندڙ شيون آهن جيڪي ايپيٽيڪسيل پيداوار ۾ استعمال ٿين ٿيون جيڪي SiC-ڪوٽيڊ گريفائٽ کي تبديل ڪري سگهن ٿيون، جيتوڻيڪ مارڪيٽ جو مقدار ننڍو آهي. ان کان پوءِ TaC-ڪوٽيڊ گريفائٽ آهي، جيڪو ننگي گريفائٽ يا SiC-ڪوٽيڊ گريفائٽ کان بهتر ڪيميائي سنکنرن مزاحمت پيش ڪري ٿو، پر اهو انتهائي مهانگو آهي ۽ اڃا تائين ترقي جي شروعاتي مرحلن ۾ آهي. في الحال، گهريلو ڪمپنيون جهڙوڪLiufang سيمي ڪنڊڪٽر, سيميسيرا، ۽ويٽيڪ سيمي ڪنڊڪٽرهن علائقي ۾ آر اينڊ ڊي ۾ مصروف آهن.