సెమీకండక్టర్ భాగాలు – SiC పూత పూసిన గ్రాఫైట్ బేస్

మెటల్-ఆర్గానిక్ కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ (MOCVD) పరికరాలలో సింగిల్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లకు ఆధారాన్ని ఇవ్వడానికి మరియు వాటిని వేడి చేయడానికి SiC పూత పూసిన గ్రాఫైట్ బేస్‌లను సాధారణంగా ఉపయోగిస్తారు. SiC పూత పూసిన గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వం, ఉష్ణ ఏకరూపత మరియు ఇతర పనితీరు పారామితులు ఎపిటాక్సియల్ పదార్థ వృద్ధి నాణ్యతలో నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తాయి, కాబట్టి ఇది MOCVD పరికరాలలో ప్రధాన కీలక భాగం.

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

CVD పరికరంలో, ఎపిటాక్సియల్ డిపాజిషన్ కోసం సబ్‌స్ట్రేట్‌ను నేరుగా లోహంపై లేదా కేవలం ఒక బేస్‌పై ఉంచడం కుదరదు, ఎందుకంటే ఇందులో వాయు ప్రవాహం (క్షితిజ సమాంతర, నిలువు), ఉష్ణోగ్రత, పీడనం, స్థిరీకరణ, కాలుష్య కారకాల విడుదల మరియు ఇతర ప్రభావ కారకాలు ఉంటాయి. అందువల్ల, ఒక బేస్‌ను ఉపయోగించి, ఆపై డిస్క్‌పై సబ్‌స్ట్రేట్‌ను ఉంచి, ఆ తర్వాత SiC పూత పూసిన గ్రాఫైట్ బేస్ (దీనిని ట్రే అని కూడా పిలుస్తారు) అయిన సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఎపిటాక్సియల్ డిపాజిషన్ చేయడానికి CVD టెక్నాలజీని ఉపయోగించడం అవసరం.

మెటల్-ఆర్గానిక్ కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ (MOCVD) పరికరాలలో సింగిల్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లకు ఆధారాన్ని ఇవ్వడానికి మరియు వాటిని వేడి చేయడానికి SiC పూత పూసిన గ్రాఫైట్ బేస్‌లను సాధారణంగా ఉపయోగిస్తారు. SiC పూత పూసిన గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వం, ఉష్ణ ఏకరూపత మరియు ఇతర పనితీరు పారామితులు ఎపిటాక్సియల్ పదార్థ వృద్ధి నాణ్యతలో నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తాయి, కాబట్టి ఇది MOCVD పరికరాలలో ప్రధాన కీలక భాగం.

బ్లూ LEDలలో GaN ఫిల్మ్‌ల ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధికి మెటల్-ఆర్గానిక్ కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ (MOCVD) అనేది ప్రధాన సాంకేతికత. దీనికి సులభమైన నిర్వహణ, నియంత్రించదగిన వృద్ధి రేటు మరియు GaN ఫిల్మ్‌ల అధిక స్వచ్ఛత వంటి ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. MOCVD పరికరాల రియాక్షన్ ఛాంబర్‌లో ఒక ముఖ్యమైన భాగంగా, GaN ఫిల్మ్ ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధికి ఉపయోగించే బేరింగ్ బేస్‌కు అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత, ఏకరీతి ఉష్ణ వాహకత, మంచి రసాయన స్థిరత్వం, బలమైన థర్మల్ షాక్ నిరోధకత మొదలైన ప్రయోజనాలు ఉండాలి. గ్రాఫైట్ పదార్థం పై షరతులను నెరవేర్చగలదు.

MOCVD పరికరాలలోని ప్రధాన భాగాలలో ఒకటైన గ్రాఫైట్ బేస్, సబ్‌స్ట్రేట్‌కు వాహకంగా మరియు తాపన పదార్థంగా పనిచేస్తుంది. ఇది ఫిల్మ్ పదార్థం యొక్క ఏకరూపతను మరియు స్వచ్ఛతను నేరుగా నిర్ధారిస్తుంది, కాబట్టి దీని నాణ్యత ఎపిటాక్సియల్ షీట్ తయారీని నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. అదే సమయంలో, వినియోగ వస్తువుల వర్గానికి చెందిన దీని వాడకం పెరగడం మరియు పని పరిస్థితులు మారడంతో, ఇది చాలా సులభంగా అరిగిపోతుంది.

గ్రాఫైట్‌కు అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహకత మరియు స్థిరత్వం ఉన్నప్పటికీ, MOCVD పరికరాలలో ఇది ఒక ఆధార భాగం కావడం వల్ల మంచి ప్రయోజనం ఉంది. కానీ ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో, క్షయకారక వాయువులు మరియు లోహ సేంద్రీయ పదార్థాల అవశేషాల కారణంగా గ్రాఫైట్ పొడి క్షయం చెందుతుంది, దీనివల్ల గ్రాఫైట్ ఆధారం యొక్క సేవా జీవితం బాగా తగ్గిపోతుంది. అదే సమయంలో, రాలిపడే గ్రాఫైట్ పొడి చిప్‌ను కలుషితం చేస్తుంది.

కోటింగ్ టెక్నాలజీ ఆవిర్భావం ఉపరితల పౌడర్ స్థిరీకరణను అందించడం, ఉష్ణ వాహకతను పెంచడం మరియు ఉష్ణ పంపిణీని సమం చేయడం వంటివి చేయగలదు, ఇది ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి ప్రధాన సాంకేతికతగా మారింది. MOCVD పరికరాల వినియోగ వాతావరణంలో గ్రాఫైట్ బేస్ ఉపరితల కోటింగ్ కింది లక్షణాలను కలిగి ఉండాలి:

(1) గ్రాఫైట్ బేస్ పూర్తిగా చుట్టబడి ఉండాలి మరియు సాంద్రత బాగుండాలి, లేకపోతే గ్రాఫైట్ బేస్ తినివేసే వాయువులో సులభంగా క్షయం చెందుతుంది.

(2) గ్రాఫైట్ ఆధారంతో కలయిక బలం ఎక్కువగా ఉండటం వలన, అనేక అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత చక్రాల తర్వాత కూడా పూత సులభంగా ఊడిపోకుండా ఉంటుంది.

(3) అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు క్షయకారక వాతావరణంలో పూత వైఫల్యాన్ని నివారించడానికి దీనికి మంచి రసాయన స్థిరత్వం ఉంది.

SiC తుప్పు నిరోధకత, అధిక ఉష్ణ వాహకత, ఉష్ణఘాత నిరోధకత మరియు అధిక రసాయన స్థిరత్వం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది మరియు GaN ఎపిటాక్సియల్ వాతావరణంలో బాగా పనిచేయగలదు. అదనంగా, SiC యొక్క ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకం గ్రాఫైట్ కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ఉపరితల పూతకు SiC ఒక ప్రాధాన్యత గల పదార్థం.

ప్రస్తుతం, సాధారణ SiC ప్రధానంగా 3C, 4H మరియు 6H రకాలుగా ఉంటుంది, మరియు వివిధ క్రిస్టల్ రకాల SiC ఉపయోగాలు కూడా విభిన్నంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, 4H-SiCతో అధిక-శక్తి పరికరాలను తయారు చేయవచ్చు; 6H-SiC అత్యంత స్థిరమైనది మరియు కాంతి విద్యుత్ పరికరాలను తయారు చేయగలదు; GaNతో దాని సారూప్య నిర్మాణం కారణంగా, 3C-SiCని GaN ఎపిటాక్సియల్ పొరను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు SiC-GaN RF పరికరాలను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. 3C-SiCని సాధారణంగా β-SiC అని కూడా పిలుస్తారు, మరియు β-SiC యొక్క ముఖ్యమైన ఉపయోగం ఫిల్మ్ మరియు కోటింగ్ మెటీరియల్‌గా ఉండటం, కాబట్టి ప్రస్తుతం β-SiC కోటింగ్ కోసం ప్రధాన మెటీరియల్‌గా ఉంది.