SiC-कोटेड ग्रेफाइट ससेप्टर म्हणजे काय?

आकृती 1.SiC-लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर

1. एपिटॅक्सियल लेयर आणि त्याची उपकरणे

वेफर मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेदरम्यान, आम्हाला उपकरणे तयार करण्यासाठी काही वेफर सब्सट्रेट्सवर एपिटॅक्सियल लेयर तयार करणे आवश्यक आहे. एपिटॅक्सी एका क्रिस्टल सब्सट्रेटवर नवीन सिंगल क्रिस्टल वाढवण्याच्या प्रक्रियेस संदर्भित करते ज्यावर कापून, पीसणे आणि पॉलिश करून काळजीपूर्वक प्रक्रिया केली जाते. नवीन सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट सारखीच सामग्री असू शकते किंवा भिन्न सामग्री (होमोएपिटॅक्सियल किंवा हेटरोएपिटॅक्सियल) असू शकते. नवीन सिंगल क्रिस्टल लेयर सब्सट्रेट क्रिस्टल फेजच्या बाजूने वाढत असल्याने, त्याला एपिटॅक्सियल लेयर म्हणतात आणि उपकरणाचे उत्पादन एपिटॅक्सियल लेयरवर चालते. 

उदाहरणार्थ, एGaAs epitaxialएलईडी प्रकाश-उत्सर्जक उपकरणांसाठी सिलिकॉन सब्सट्रेटवर थर तयार केला जातो; aSiC epitaxialपॉवर ॲप्लिकेशन्समधील एसबीडी, एमओएसएफईटी आणि इतर उपकरणांच्या बांधकामासाठी प्रवाहकीय एसआयसी सब्सट्रेटवर थर वाढविला जातो; संप्रेषणासारख्या रेडिओ फ्रिक्वेन्सी ऍप्लिकेशन्समध्ये HEMT सारख्या उपकरणांची निर्मिती करण्यासाठी अर्ध-इन्सुलेटिंग SiC सब्सट्रेटवर GaN एपिटॅक्सियल लेयर तयार केला जातो. SiC epitaxial सामग्रीची जाडी आणि पार्श्वभूमी वाहक एकाग्रता यासारखे पॅरामीटर्स SiC उपकरणांचे विविध विद्युत गुणधर्म थेट निर्धारित करतात. या प्रक्रियेत, आम्ही रासायनिक वाष्प संचयन (CVD) उपकरणांशिवाय करू शकत नाही.

आकृती 2. एपिटॅक्सियल फिल्म ग्रोथ मोड

2. सीव्हीडी उपकरणांमध्ये SiC कोटेड ग्रेफाइट ससेप्टरचे महत्त्व

CVD उपकरणांमध्ये, आम्ही सब्सट्रेट थेट धातूवर ठेवू शकत नाही किंवा केवळ एपिटॅक्सियल डिपॉझिशनसाठी बेसवर ठेवू शकत नाही, कारण त्यात गॅस प्रवाहाची दिशा (क्षैतिज, अनुलंब), तापमान, दाब, स्थिरीकरण आणि दूषित घटक यांसारख्या अनेक घटकांचा समावेश होतो. म्हणून, आम्हाला ससेप्टर वापरण्याची आवश्यकता आहे(वेफर वाहक) ट्रेवर सब्सट्रेट ठेवण्यासाठी आणि त्यावर एपिटॅक्सियल डिपॉझिशन करण्यासाठी CVD तंत्रज्ञान वापरा. हा ससेप्टर SiC-लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर आहे (ज्याला ट्रे देखील म्हणतात).

2.1 MOCVD उपकरणांमध्ये SiC कोटेड ग्रेफाइट ससेप्टरचा वापर

SiC-कोटेड ग्रेफाइट ससेप्टर यामध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावतेमेटल ऑर्गेनिक केमिकल वाफ डिपॉझिशन (MOCVD) उपकरणेसिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट्सला आधार देणे आणि गरम करणे. या ससेप्टरची थर्मल स्थिरता आणि थर्मल एकरूपता एपिटॅक्सियल सामग्रीच्या गुणवत्तेसाठी महत्त्वपूर्ण आहे, म्हणून ते MOCVD उपकरणांमध्ये एक अपरिहार्य मुख्य घटक म्हणून ओळखले जाते. मेटल ऑरगॅनिक केमिकल वाफ डिपॉझिशन (MOCVD) तंत्रज्ञान सध्या निळ्या LEDs मधील GaN पातळ फिल्म्सच्या एपिटॅक्सियल ग्रोथमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते कारण त्याचे साधे ऑपरेशन, नियंत्रित वाढीचा दर आणि उच्च शुद्धता हे फायदे आहेत.

MOCVD उपकरणांमधील मुख्य घटकांपैकी एक म्हणून, वेटेक सेमीकंडक्टर ग्रेफाइट ससेप्टर सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट्सला समर्थन देण्यासाठी आणि गरम करण्यासाठी जबाबदार आहे, जे पातळ फिल्म सामग्रीच्या एकरूपता आणि शुद्धतेवर थेट परिणाम करते आणि अशा प्रकारे एपिटॅक्सियल वेफर्सच्या तयारीच्या गुणवत्तेशी संबंधित आहे. जसजसे वापरांची संख्या वाढते आणि कामाचे वातावरण बदलते, ग्रेफाइट ससेप्टर परिधान करण्यास प्रवण असतो आणि म्हणून ते उपभोग्य म्हणून वर्गीकृत केले जाते.

२.२. SIC लेपित ग्रेफाइट ससेप्टरची वैशिष्ट्ये

MOCVD उपकरणांच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, ग्रेफाइट ससेप्टरसाठी आवश्यक असलेल्या कोटिंगमध्ये खालील मानकांची पूर्तता करण्यासाठी विशिष्ट वैशिष्ट्ये असणे आवश्यक आहे:

✔  चांगले कव्हरेज: SiC कोटिंगने ससेप्टर पूर्णपणे झाकले पाहिजे आणि संक्षारक वायू वातावरणात नुकसान टाळण्यासाठी उच्च प्रमाणात घनता असणे आवश्यक आहे.

✔ उच्च बाँडिंग सामर्थ्य: कोटिंग ससेप्टरशी घट्टपणे बांधलेली असावी आणि अनेक उच्च-तापमान आणि कमी-तापमान चक्रानंतर पडणे सोपे नाही.

✔  चांगली रासायनिक स्थिरता: उच्च तापमान आणि संक्षारक वातावरणात बिघाड टाळण्यासाठी कोटिंगमध्ये चांगली रासायनिक स्थिरता असणे आवश्यक आहे.

2.3 ग्रेफाइट आणि सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री जुळवण्यात अडचणी आणि आव्हाने

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) गंज प्रतिरोध, उच्च थर्मल चालकता, थर्मल शॉक प्रतिरोध आणि चांगली रासायनिक स्थिरता यासारख्या फायद्यांमुळे GaN एपिटॅक्सियल वातावरणात चांगली कामगिरी करते. त्याचे थर्मल विस्तार गुणांक ग्रेफाइट प्रमाणेच आहे, ज्यामुळे ते ग्रेफाइट ससेप्टर कोटिंग्जसाठी पसंतीचे साहित्य बनते.

तथापि, अखेर,ग्रेफाइटआणिसिलिकॉन कार्बाइडदोन भिन्न साहित्य आहेत, आणि तरीही अशी परिस्थिती असेल जेव्हा कोटिंगची सेवा कमी असते, पडणे सोपे असते आणि भिन्न थर्मल विस्तार गुणांकांमुळे खर्च वाढतो. 

3. SiC कोटिंग तंत्रज्ञान

३.१. SiC चे सामान्य प्रकार

सध्या, SiC च्या सामान्य प्रकारांमध्ये 3C, 4H आणि 6H यांचा समावेश आहे आणि विविध प्रकारचे SiC वेगवेगळ्या उद्देशांसाठी योग्य आहेत. उदाहरणार्थ, 4H-SiC उच्च-पॉवर उपकरणांच्या निर्मितीसाठी योग्य आहे, 6H-SiC तुलनेने स्थिर आहे आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी वापरला जाऊ शकतो आणि 3C-SiC चा वापर GaN एपिटॅक्सियल स्तर तयार करण्यासाठी आणि SiC-GaN RF उपकरणे तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. त्याची GaN सारखी रचना. 3C-SiC ला सामान्यतः β-SiC असेही संबोधले जाते, जे प्रामुख्याने पातळ चित्रपट आणि कोटिंग सामग्रीसाठी वापरले जाते. म्हणून, β-SiC सध्या कोटिंगसाठी मुख्य सामग्रींपैकी एक आहे.

३.२सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगतयारी पद्धत

जेल-सोल पद्धत, फवारणी पद्धत, आयन बीम फवारणी पद्धत, रासायनिक वाष्प प्रतिक्रिया पद्धत (CVR) आणि रासायनिक वाफ जमा करण्याची पद्धत (CVD) यासह सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग्ज तयार करण्यासाठी अनेक पर्याय आहेत. त्यापैकी, रासायनिक वाष्प जमा करण्याची पद्धत (CVD) सध्या SiC कोटिंग्ज तयार करण्याचे मुख्य तंत्रज्ञान आहे. ही पद्धत गॅस फेज रिॲक्शनद्वारे सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर SiC कोटिंग्स जमा करते, ज्यामध्ये कोटिंग आणि सब्सट्रेट यांच्यातील घनिष्ठ बंधनाचे फायदे आहेत, ज्यामुळे सब्सट्रेट सामग्रीचा ऑक्सिडेशन प्रतिरोध आणि पृथक्करण प्रतिरोध सुधारतो.

उच्च-तापमान सिंटरिंग पद्धत, एम्बेडिंग पावडरमध्ये ग्रेफाइट सब्सट्रेट ठेवून आणि उच्च तापमानात अक्रिय वातावरणात सिंटरिंग करून, शेवटी सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर एक SiC कोटिंग तयार करते, ज्याला एम्बेडिंग पद्धत म्हणतात. जरी ही पद्धत सोपी आहे आणि लेप सब्सट्रेटला घट्ट बांधलेले असले तरी, जाडीच्या दिशेने कोटिंगची एकसमानता खराब आहे, आणि छिद्रे दिसण्याची शक्यता आहे, ज्यामुळे ऑक्सिडेशन प्रतिरोध कमी होतो.

✔ फवारणी पद्धतग्रॅफाइट सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर द्रव कच्च्या मालाची फवारणी करणे आणि नंतर एक कोटिंग तयार करण्यासाठी विशिष्ट तापमानावर कच्चा माल घट्ट करणे समाविष्ट आहे. ही पद्धत कमी किमतीची असली तरी, कोटिंग कमकुवतपणे सब्सट्रेटशी जोडलेली असते आणि कोटिंगमध्ये खराब एकसमानता, पातळ जाडी आणि खराब ऑक्सिडेशन प्रतिकार असतो आणि सामान्यतः अतिरिक्त उपचारांची आवश्यकता असते.

✔  आयन बीम फवारणी तंत्रज्ञानग्रेफाइट सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर वितळलेल्या किंवा अंशतः वितळलेल्या सामग्रीची फवारणी करण्यासाठी आयन बीम गन वापरते, जी नंतर घट्ट होते आणि कोटिंग तयार करण्यासाठी बंध बनते. जरी ऑपरेशन सोपे आहे आणि तुलनेने दाट सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग तयार करू शकते, परंतु कोटिंग तोडणे सोपे आहे आणि खराब ऑक्सिडेशन प्रतिरोधक आहे. हे सहसा उच्च-गुणवत्तेचे SiC संमिश्र कोटिंग तयार करण्यासाठी वापरले जाते.

✔ सोल-जेल पद्धत, या पद्धतीमध्ये एकसमान आणि पारदर्शक सोल सोल्यूशन तयार करणे, ते सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर लावणे आणि नंतर कोरडे करणे आणि कोटिंग तयार करण्यासाठी सिंटरिंग करणे समाविष्ट आहे. जरी ऑपरेशन सोपे आहे आणि किंमत कमी आहे, तरी तयार कोटिंगमध्ये थर्मल शॉक प्रतिरोध कमी आहे आणि क्रॅक होण्याची शक्यता आहे, म्हणून त्याची अनुप्रयोग श्रेणी मर्यादित आहे.

✔ रासायनिक वाष्प प्रतिक्रिया तंत्रज्ञान (CVR): CVR SiO वाष्प निर्माण करण्यासाठी Si आणि SiO2 पावडर वापरते आणि कार्बन मटेरियल सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर रासायनिक अभिक्रिया करून SiC कोटिंग तयार करते. जरी घट्ट बांधलेले कोटिंग तयार केले जाऊ शकते, उच्च प्रतिक्रिया तापमान आवश्यक आहे आणि खर्च जास्त आहे.

✔  रासायनिक बाष्प जमा करणे (CVD): सीव्हीडी हे सध्या SiC कोटिंग्ज तयार करण्यासाठी सर्वात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे तंत्रज्ञान आहे आणि SiC कोटिंग्स सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर गॅस फेज प्रतिक्रियांद्वारे तयार होतात. या पद्धतीने तयार केलेले कोटिंग सब्सट्रेटशी जवळून जोडलेले असते, ज्यामुळे सब्सट्रेटची ऑक्सिडेशन प्रतिरोधकता आणि पृथक्करण प्रतिरोधकता सुधारते, परंतु त्यास दीर्घकाळ ठेवण्याची आवश्यकता असते आणि प्रतिक्रिया वायू विषारी असू शकतात.

आकृती 3.रासायनिक वाष्प निक्षेपण आकृती

4. बाजारातील स्पर्धा आणिवेटेक सेमीकंडक्टरच्या तांत्रिक नवकल्पना

SiC कोटेड ग्रेफाइट सब्सट्रेट मार्केटमध्ये, परदेशी उत्पादकांनी आधी सुरुवात केली, स्पष्ट आघाडीचे फायदे आणि उच्च बाजार हिस्सा. आंतरराष्ट्रीय स्तरावर, नेदरलँड्समधील Xycard, जर्मनीमधील SGL, जपानमधील Toyo Tanso आणि युनायटेड स्टेट्समधील MEMC हे मुख्य प्रवाहातील पुरवठादार आहेत आणि ते मुळात आंतरराष्ट्रीय बाजारपेठेत मक्तेदारी करतात. तथापि, चीनने आता ग्रेफाइट सब्सट्रेट्सच्या पृष्ठभागावर समान रीतीने वाढणाऱ्या SiC कोटिंग्जच्या मूळ तंत्रज्ञानाचा वापर केला आहे आणि त्याची गुणवत्ता देशांतर्गत आणि परदेशी ग्राहकांकडून सत्यापित केली गेली आहे. त्याच वेळी, त्याचे किंमतीमध्ये काही स्पर्धात्मक फायदे देखील आहेत, जे SiC कोटेड ग्रेफाइट सब्सट्रेट्सच्या वापरासाठी MOCVD उपकरणांच्या आवश्यकता पूर्ण करू शकतात. 

वेटेक सेमीकंडक्टर या क्षेत्रातील संशोधन आणि विकासामध्ये गुंतलेली आहेSiC कोटिंग्ज20 वर्षांहून अधिक काळ. म्हणून, आम्ही SGL सारखेच बफर लेयर तंत्रज्ञान लाँच केले आहे. विशेष प्रक्रिया तंत्रज्ञानाद्वारे, ग्रेफाइट आणि सिलिकॉन कार्बाइडमध्ये एक बफर लेयर जोडला जाऊ शकतो ज्यामुळे सेवा आयुष्य दोन पटीने वाढू शकते.