సెమీకండక్టర్ భాగాలు - SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్

SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్‌లను సాధారణంగా మెటల్-ఆర్గానిక్ కెమికల్ వేపర్ డిపాజిషన్ (MOCVD) పరికరాలలో సింగిల్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లకు మద్దతు ఇవ్వడానికి మరియు వేడి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వం, ఉష్ణ ఏకరూపత మరియు ఇతర పనితీరు పారామితులు ఎపిటాక్సియల్ పదార్థ పెరుగుదల నాణ్యతలో నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తాయి, కాబట్టి ఇది MOCVD పరికరాల యొక్క ప్రధాన కీలక భాగం.

వేఫర్ తయారీ ప్రక్రియలో, పరికరాల తయారీని సులభతరం చేయడానికి కొన్ని వేఫర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై ఎపిటాక్సియల్ పొరలను మరింతగా నిర్మిస్తారు. సాధారణ LED కాంతి-ఉద్గార పరికరాలు సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై GaAs యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పొరలను సిద్ధం చేయాలి; అధిక వోల్టేజ్, అధిక కరెంట్ మరియు ఇతర పవర్ అప్లికేషన్‌ల కోసం SBD, MOSFET మొదలైన పరికరాల నిర్మాణం కోసం SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరను వాహక SiC సబ్‌స్ట్రేట్‌పై పెంచుతారు; కమ్యూనికేషన్ వంటి RF అప్లికేషన్‌ల కోసం HEMT మరియు ఇతర పరికరాలను మరింతగా నిర్మించడానికి GaN ఎపిటాక్సియల్ పొరను సెమీ-ఇన్సులేటెడ్ SiC సబ్‌స్ట్రేట్‌పై నిర్మిస్తారు. ఈ ప్రక్రియ CVD పరికరాల నుండి విడదీయరానిది.

CVD పరికరాలలో, ఉపరితలాన్ని నేరుగా లోహంపై ఉంచలేము లేదా ఎపిటాక్సియల్ నిక్షేపణ కోసం ఒక బేస్‌పై ఉంచలేము, ఎందుకంటే ఇది వాయు ప్రవాహం (క్షితిజ సమాంతర, నిలువు), ఉష్ణోగ్రత, పీడనం, స్థిరీకరణ, కాలుష్య కారకాల తొలగింపు మరియు ప్రభావ కారకాల యొక్క ఇతర అంశాలను కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, ఒక బేస్ అవసరం, ఆపై ఉపరితలాన్ని డిస్క్‌పై ఉంచుతారు, ఆపై CVD సాంకేతికతను ఉపయోగించి ఉపరితలంపై ఎపిటాక్సియల్ నిక్షేపణ జరుగుతుంది మరియు ఈ బేస్ SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్ (దీనిని ట్రే అని కూడా పిలుస్తారు).

SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్‌లను సాధారణంగా మెటల్-ఆర్గానిక్ కెమికల్ వేపర్ డిపాజిషన్ (MOCVD) పరికరాలలో సింగిల్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లకు మద్దతు ఇవ్వడానికి మరియు వేడి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వం, ఉష్ణ ఏకరూపత మరియు ఇతర పనితీరు పారామితులు ఎపిటాక్సియల్ పదార్థ పెరుగుదల నాణ్యతలో నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తాయి, కాబట్టి ఇది MOCVD పరికరాల యొక్క ప్రధాన కీలక భాగం.

లోహ-సేంద్రీయ రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (MOCVD) అనేది నీలి LED లలో GaN ఫిల్మ్‌ల ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలకు ప్రధాన సాంకేతికత. ఇది సరళమైన ఆపరేషన్, నియంత్రించదగిన వృద్ధి రేటు మరియు GaN ఫిల్మ్‌ల యొక్క అధిక స్వచ్ఛత యొక్క ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. MOCVD పరికరాల ప్రతిచర్య గదిలో ముఖ్యమైన భాగంగా, GaN ఫిల్మ్ ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలకు ఉపయోగించే బేరింగ్ బేస్ అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత, ఏకరీతి ఉష్ణ వాహకత, మంచి రసాయన స్థిరత్వం, బలమైన ఉష్ణ షాక్ నిరోధకత మొదలైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉండాలి. గ్రాఫైట్ పదార్థం పైన పేర్కొన్న పరిస్థితులను తీర్చగలదు.

MOCVD పరికరాల యొక్క ప్రధాన భాగాలలో ఒకటిగా, గ్రాఫైట్ బేస్ అనేది సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క క్యారియర్ మరియు హీటింగ్ బాడీ, ఇది ఫిల్మ్ మెటీరియల్ యొక్క ఏకరూపత మరియు స్వచ్ఛతను నేరుగా నిర్ణయిస్తుంది, కాబట్టి దాని నాణ్యత ఎపిటాక్సియల్ షీట్ తయారీని నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు అదే సమయంలో, ఉపయోగాల సంఖ్య పెరుగుదల మరియు పని పరిస్థితుల మార్పుతో, దీనిని ధరించడం చాలా సులభం, ఇది వినియోగ వస్తువులకు చెందినది.

గ్రాఫైట్ అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహకత మరియు స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉన్నప్పటికీ, MOCVD పరికరాలలో మూల భాగంగా ఇది మంచి ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంది, కానీ ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో, తినివేయు వాయువులు మరియు లోహ జీవుల అవశేషాల కారణంగా గ్రాఫైట్ పొడిని తుప్పు పట్టిస్తుంది మరియు గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క సేవా జీవితం బాగా తగ్గుతుంది. అదే సమయంలో, పడిపోతున్న గ్రాఫైట్ పౌడర్ చిప్‌కు కాలుష్యాన్ని కలిగిస్తుంది.

పూత సాంకేతికత ఆవిర్భావం ఉపరితల పొడి స్థిరీకరణను అందించగలదు, ఉష్ణ వాహకతను పెంచుతుంది మరియు ఉష్ణ పంపిణీని సమం చేస్తుంది, ఇది ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి ప్రధాన సాంకేతికతగా మారింది. MOCVD పరికరాలలో గ్రాఫైట్ బేస్ పర్యావరణాన్ని ఉపయోగిస్తుంది, గ్రాఫైట్ బేస్ ఉపరితల పూత క్రింది లక్షణాలను కలిగి ఉండాలి:

(1) గ్రాఫైట్ బేస్‌ను పూర్తిగా చుట్టవచ్చు మరియు సాంద్రత బాగా ఉంటుంది, లేకుంటే గ్రాఫైట్ బేస్‌ను తినివేయు వాయువులో సులభంగా తుప్పు పట్టవచ్చు.

(2) గ్రాఫైట్ బేస్‌తో కలయిక బలం ఎక్కువగా ఉంటుంది, తద్వారా అనేక అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత చక్రాల తర్వాత పూత సులభంగా రాలిపోదు.

(3) అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు తినివేయు వాతావరణంలో పూత వైఫల్యాన్ని నివారించడానికి ఇది మంచి రసాయన స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

SiC తుప్పు నిరోధకత, అధిక ఉష్ణ వాహకత, ఉష్ణ షాక్ నిరోధకత మరియు అధిక రసాయన స్థిరత్వం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది మరియు GaN ఎపిటాక్సియల్ వాతావరణంలో బాగా పనిచేయగలదు. అదనంగా, SiC యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం గ్రాఫైట్ నుండి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ఉపరితల పూతకు SiC ప్రాధాన్యత కలిగిన పదార్థం.

ప్రస్తుతం, సాధారణ SiC ప్రధానంగా 3C, 4H మరియు 6H రకాలు, మరియు వివిధ క్రిస్టల్ రకాల SiC ఉపయోగాలు భిన్నంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, 4H-SiC అధిక-శక్తి పరికరాలను తయారు చేయగలదు; 6H-SiC అత్యంత స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ పరికరాలను తయారు చేయగలదు; GaN కు సమానమైన నిర్మాణం కారణంగా, 3C-SiC ను GaN ఎపిటాక్సియల్ పొరను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు SiC-GaN RF పరికరాలను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. 3C-SiC ను సాధారణంగా β-SiC అని కూడా పిలుస్తారు మరియు β-SiC యొక్క ముఖ్యమైన ఉపయోగం ఫిల్మ్ మరియు పూత పదార్థంగా ఉంటుంది, కాబట్టి β-SiC ప్రస్తుతం పూతకు ప్రధాన పదార్థం.

సిలికాన్ కార్బైడ్ పూత తయారు చేసే పద్ధతి

ప్రస్తుతం, SiC పూత తయారీ పద్ధతుల్లో ప్రధానంగా జెల్-సోల్ పద్ధతి, ఎంబెడ్డింగ్ పద్ధతి, బ్రష్ పూత పద్ధతి, ప్లాస్మా స్ప్రేయింగ్ పద్ధతి, రసాయన వాయు ప్రతిచర్య పద్ధతి (CVR) మరియు రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ పద్ధతి (CVD) ఉన్నాయి.

పొందుపరిచే పద్ధతి:

ఈ పద్ధతి ఒక రకమైన అధిక ఉష్ణోగ్రత ఘన దశ సింటరింగ్, ఇది ప్రధానంగా Si పౌడర్ మరియు C పౌడర్ మిశ్రమాన్ని ఎంబెడ్డింగ్ పౌడర్‌గా ఉపయోగిస్తుంది, గ్రాఫైట్ మ్యాట్రిక్స్‌ను ఎంబెడ్డింగ్ పౌడర్‌లో ఉంచుతారు మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత సింటరింగ్‌ను జడ వాయువులో నిర్వహిస్తారు మరియు చివరకు గ్రాఫైట్ మ్యాట్రిక్స్ ఉపరితలంపై SiC పూత పొందబడుతుంది. ప్రక్రియ సరళమైనది మరియు పూత మరియు ఉపరితలం మధ్య కలయిక మంచిది, కానీ మందం దిశలో పూత యొక్క ఏకరూపత పేలవంగా ఉంటుంది, ఇది మరిన్ని రంధ్రాలను ఉత్పత్తి చేయడం సులభం మరియు పేలవమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకతకు దారితీస్తుంది.

బ్రష్ పూత పద్ధతి:

బ్రష్ పూత పద్ధతి ప్రధానంగా గ్రాఫైట్ మ్యాట్రిక్స్ ఉపరితలంపై ద్రవ ముడి పదార్థాన్ని బ్రష్ చేసి, ఆపై పూతను సిద్ధం చేయడానికి ముడి పదార్థాన్ని ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద క్యూర్ చేయడం. ప్రక్రియ సరళమైనది మరియు ఖర్చు తక్కువగా ఉంటుంది, కానీ బ్రష్ పూత పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన పూత ఉపరితలంతో కలిపి బలహీనంగా ఉంటుంది, పూత ఏకరూపత తక్కువగా ఉంటుంది, పూత సన్నగా ఉంటుంది మరియు ఆక్సీకరణ నిరోధకత తక్కువగా ఉంటుంది మరియు దీనికి సహాయపడటానికి ఇతర పద్ధతులు అవసరం.

ప్లాస్మా స్ప్రేయింగ్ పద్ధతి:

ప్లాస్మా స్ప్రేయింగ్ పద్ధతి ప్రధానంగా గ్రాఫైట్ మ్యాట్రిక్స్ ఉపరితలంపై ప్లాస్మా గన్‌తో కరిగించిన లేదా సెమీ-కరిగిన ముడి పదార్థాలను పిచికారీ చేసి, ఆపై ఘనీభవించి బంధించి పూతను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ పద్ధతి పనిచేయడం సులభం మరియు సాపేక్షంగా దట్టమైన సిలికాన్ కార్బైడ్ పూతను సిద్ధం చేయగలదు, కానీ ఈ పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన సిలికాన్ కార్బైడ్ పూత తరచుగా చాలా బలహీనంగా ఉంటుంది మరియు బలహీనమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకతకు దారితీస్తుంది, కాబట్టి దీనిని సాధారణంగా పూత నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి SiC మిశ్రమ పూత తయారీకి ఉపయోగిస్తారు.

జెల్-సోల్ పద్ధతి:

జెల్-సోల్ పద్ధతి ప్రధానంగా మాతృక యొక్క ఉపరితలాన్ని కప్పి ఉంచే ఏకరీతి మరియు పారదర్శక సోల్ ద్రావణాన్ని తయారు చేయడం, జెల్‌గా ఎండబెట్టడం మరియు తరువాత పూతను పొందడానికి సింటరింగ్ చేయడం. ఈ పద్ధతి పనిచేయడం సులభం మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నది, కానీ ఉత్పత్తి చేయబడిన పూత తక్కువ థర్మల్ షాక్ నిరోధకత మరియు సులభంగా పగుళ్లు వంటి కొన్ని లోపాలను కలిగి ఉంటుంది, కాబట్టి దీనిని విస్తృతంగా ఉపయోగించలేము.

రసాయన వాయు ప్రతిచర్య (CVR) :

CVR ప్రధానంగా SiC పూతను Si మరియు SiO2 పౌడర్ ఉపయోగించి అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద SiO ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు C పదార్థ ఉపరితలం యొక్క ఉపరితలంపై వరుస రసాయన ప్రతిచర్యలు జరుగుతాయి. ఈ పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన SiC పూత ఉపరితలానికి దగ్గరగా బంధించబడి ఉంటుంది, కానీ ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఖర్చు ఎక్కువగా ఉంటుంది.

రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD) :

ప్రస్తుతం, ఉపరితల ఉపరితలంపై SiC పూతను తయారు చేయడానికి CVD ప్రధాన సాంకేతికత. ప్రధాన ప్రక్రియ ఉపరితల ఉపరితలంపై గ్యాస్ దశ రియాక్టెంట్ పదార్థం యొక్క భౌతిక మరియు రసాయన ప్రతిచర్యల శ్రేణి, మరియు చివరకు ఉపరితల ఉపరితలంపై నిక్షేపణ ద్వారా SiC పూతను తయారు చేస్తారు. CVD సాంకేతికత ద్వారా తయారు చేయబడిన SiC పూత ఉపరితల ఉపరితలంతో దగ్గరగా బంధించబడి ఉంటుంది, ఇది ఉపరితల పదార్థం యొక్క ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు అబ్లేటివ్ నిరోధకతను సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తుంది, అయితే ఈ పద్ధతి యొక్క నిక్షేపణ సమయం ఎక్కువ, మరియు ప్రతిచర్య వాయువు ఒక నిర్దిష్ట విష వాయువును కలిగి ఉంటుంది.

SiC కోటెడ్ గ్రాఫైట్ బేస్ మార్కెట్ పరిస్థితి

విదేశీ తయారీదారులు ప్రారంభంలోనే ప్రారంభించినప్పుడు, వారికి స్పష్టమైన ఆధిక్యం మరియు అధిక మార్కెట్ వాటా ఉంది. అంతర్జాతీయంగా, SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ప్రధాన సరఫరాదారులు డచ్ Xycard, జర్మనీ SGL కార్బన్ (SGL), జపాన్ టోయో కార్బన్, యునైటెడ్ స్టేట్స్ MEMC మరియు ఇతర కంపెనీలు, ఇవి ప్రాథమికంగా అంతర్జాతీయ మార్కెట్‌ను ఆక్రమించాయి. గ్రాఫైట్ మ్యాట్రిక్స్ ఉపరితలంపై SiC పూత యొక్క ఏకరీతి పెరుగుదల యొక్క కీలకమైన ప్రధాన సాంకేతికతను చైనా అధిగమించినప్పటికీ, అధిక-నాణ్యత గ్రాఫైట్ మ్యాట్రిక్స్ ఇప్పటికీ జర్మన్ SGL, జపాన్ టోయో కార్బన్ మరియు ఇతర సంస్థలపై ఆధారపడుతుంది, దేశీయ సంస్థలు అందించే గ్రాఫైట్ మ్యాట్రిక్స్ ఉష్ణ వాహకత, సాగే మాడ్యులస్, దృఢమైన మాడ్యులస్, లాటిస్ లోపాలు మరియు ఇతర నాణ్యత సమస్యల కారణంగా సేవా జీవితాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. MOCVD పరికరాలు SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్ వాడకం యొక్క అవసరాలను తీర్చలేవు.

చైనా సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది, MOCVD ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల స్థానికీకరణ రేటు క్రమంగా పెరుగుదల మరియు ఇతర ప్రక్రియ అప్లికేషన్ల విస్తరణతో, భవిష్యత్తులో SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్ ఉత్పత్తి మార్కెట్ వేగంగా వృద్ధి చెందుతుందని భావిస్తున్నారు. ప్రాథమిక పరిశ్రమ అంచనాల ప్రకారం, దేశీయ గ్రాఫైట్ బేస్ మార్కెట్ రాబోయే కొన్ని సంవత్సరాలలో 500 మిలియన్ యువాన్లను మించిపోతుంది.

SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్ అనేది సమ్మేళనం సెమీకండక్టర్ పారిశ్రామికీకరణ పరికరాలలో ప్రధాన భాగం, దాని ఉత్పత్తి మరియు తయారీ యొక్క కీలకమైన ప్రధాన సాంకేతికతను ప్రావీణ్యం చేసుకోవడం మరియు మొత్తం ముడి పదార్థం-ప్రక్రియ-పరికరాల పరిశ్రమ గొలుసు యొక్క స్థానికీకరణను గ్రహించడం చైనా సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ అభివృద్ధిని నిర్ధారించడానికి గొప్ప వ్యూహాత్మక ప్రాముఖ్యతను కలిగి ఉంది. దేశీయ SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్ రంగం వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది మరియు ఉత్పత్తి నాణ్యత త్వరలో అంతర్జాతీయ అధునాతన స్థాయికి చేరుకుంటుంది.