સેમિકન્ડક્ટર ભાગો - SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ આધાર

SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ પાયાનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે મેટલ-ઓર્ગેનિક કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન (MOCVD) સાધનોમાં સિંગલ ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટને ટેકો આપવા અને ગરમ કરવા માટે થાય છે. થર્મલ સ્ટેબિલિટી, થર્મલ એકરૂપતા અને SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ બેઝના અન્ય પ્રદર્શન પરિમાણો એપિટેક્સિયલ સામગ્રી વૃદ્ધિની ગુણવત્તામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે, તેથી તે MOCVD સાધનોનું મુખ્ય મુખ્ય ઘટક છે.

વેફર ઉત્પાદનની પ્રક્રિયામાં, ઉપકરણોના ઉત્પાદનને સરળ બનાવવા માટે કેટલાક વેફર સબસ્ટ્રેટ પર એપિટેક્સિયલ સ્તરો વધુ બનાવવામાં આવે છે. લાક્ષણિક LED પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરતા ઉપકરણોને સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ પર GaAs ના એપિટેક્સિયલ સ્તરો તૈયાર કરવાની જરૂર છે; ઉચ્ચ વોલ્ટેજ, ઉચ્ચ પ્રવાહ અને અન્ય પાવર એપ્લીકેશન માટે એસબીડી, એમઓએસએફઇટી, વગેરે જેવા ઉપકરણોના નિર્માણ માટે વાહક SiC સબસ્ટ્રેટ પર SiC એપિટેક્સિયલ સ્તર ઉગાડવામાં આવે છે; GaN એપિટેક્સિયલ લેયર અર્ધ-ઇન્સ્યુલેટેડ SiC સબસ્ટ્રેટ પર HEMT અને RF એપ્લિકેશનો જેમ કે સંચાર જેવા અન્ય ઉપકરણોને વધુ બાંધવા માટે બાંધવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા CVD સાધનોથી અવિભાજ્ય છે.

સીવીડી સાધનોમાં, સબસ્ટ્રેટને સીધી ધાતુ પર મૂકી શકાતું નથી અથવા ફક્ત એપિટેક્સિયલ ડિપોઝિશન માટે આધાર પર મૂકી શકાતું નથી, કારણ કે તેમાં ગેસનો પ્રવાહ (આડો, વર્ટિકલ), તાપમાન, દબાણ, ફિક્સેશન, પ્રદૂષકોનું ઉતારવું અને અન્ય પાસાઓનો સમાવેશ થાય છે. પ્રભાવ પરિબળો. તેથી, એક આધારની જરૂર છે, અને પછી સબસ્ટ્રેટને ડિસ્ક પર મૂકવામાં આવે છે, અને પછી સીવીડી તકનીકનો ઉપયોગ કરીને સબસ્ટ્રેટ પર એપિટેક્સિયલ ડિપોઝિશન હાથ ધરવામાં આવે છે, અને આ આધાર SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ આધાર છે (જેને ટ્રે તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે).

SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ પાયાનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે મેટલ-ઓર્ગેનિક કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન (MOCVD) સાધનોમાં સિંગલ ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટને ટેકો આપવા અને ગરમ કરવા માટે થાય છે. થર્મલ સ્ટેબિલિટી, થર્મલ એકરૂપતા અને SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ બેઝના અન્ય પ્રદર્શન પરિમાણો એપિટેક્સિયલ સામગ્રી વૃદ્ધિની ગુણવત્તામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે, તેથી તે MOCVD સાધનોનું મુખ્ય મુખ્ય ઘટક છે.

મેટલ-ઓર્ગેનિક કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન (MOCVD) એ બ્લુ LED માં GaN ફિલ્મોના એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ માટે મુખ્ય પ્રવાહની તકનીક છે. તેમાં સરળ કામગીરી, નિયંત્રણક્ષમ વૃદ્ધિ દર અને GaN ફિલ્મોની ઉચ્ચ શુદ્ધતાના ફાયદા છે. MOCVD સાધનોના રિએક્શન ચેમ્બરમાં એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક તરીકે, GaN ફિલ્મ એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ માટે વપરાતા બેરિંગ બેઝમાં ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર, સમાન થર્મલ વાહકતા, સારી રાસાયણિક સ્થિરતા, મજબૂત થર્મલ આંચકો પ્રતિકાર વગેરેના ફાયદા હોવા જરૂરી છે. ગ્રેફાઇટ સામગ્રી પૂરી કરી શકે છે. ઉપરોક્ત શરતો.

MOCVD સાધનોના મુખ્ય ઘટકોમાંના એક તરીકે, ગ્રેફાઇટ આધાર એ સબસ્ટ્રેટનું વાહક અને હીટિંગ બોડી છે, જે સીધી રીતે ફિલ્મ સામગ્રીની એકરૂપતા અને શુદ્ધતાને નિર્ધારિત કરે છે, તેથી તેની ગુણવત્તા સીધી એપિટેક્સિયલ શીટની તૈયારીને અસર કરે છે, અને તે જ સમયે. સમય, ઉપયોગની સંખ્યામાં વધારો અને કામ કરવાની પરિસ્થિતિઓમાં ફેરફાર સાથે, તે પહેરવા માટે ખૂબ જ સરળ છે, જે ઉપભોજ્ય વસ્તુઓથી સંબંધિત છે.

ગ્રેફાઇટમાં ઉત્કૃષ્ટ થર્મલ વાહકતા અને સ્થિરતા હોવા છતાં, MOCVD સાધનોના આધાર ઘટક તરીકે તેનો સારો ફાયદો છે, પરંતુ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં, ગ્રેફાઇટ સડો કરતા વાયુઓ અને મેટાલિક ઓર્ગેનિક્સના અવશેષોને કારણે પાવડરને કાટ કરશે અને તેની સર્વિસ લાઇફમાં વધારો કરશે. ગ્રેફાઇટ આધાર મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડો થશે. તે જ સમયે, પડતો ગ્રેફાઇટ પાવડર ચિપમાં પ્રદૂષણનું કારણ બનશે.

કોટિંગ ટેક્નોલૉજીનો ઉદભવ સપાટી પાવડર ફિક્સેશન પ્રદાન કરી શકે છે, થર્મલ વાહકતા વધારી શકે છે અને ગરમીના વિતરણને સમાન બનાવી શકે છે, જે આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટેની મુખ્ય તકનીક બની છે. MOCVD સાધનોમાં ગ્રેફાઇટ બેઝ પર્યાવરણનો ઉપયોગ કરે છે, ગ્રેફાઇટ બેઝ સપાટી કોટિંગ નીચેની લાક્ષણિકતાઓને પૂર્ણ કરે છે:

(1) ગ્રેફાઇટ આધારને સંપૂર્ણ રીતે વીંટાળી શકાય છે, અને ઘનતા સારી છે, અન્યથા ગ્રેફાઇટ આધારને કાટ લાગતા વાયુમાં કાટ લાગવો સરળ છે.

(2) ઘણા ઊંચા તાપમાન અને નીચા તાપમાનના ચક્ર પછી કોટિંગ સરળતાથી પડી ન જાય તેની ખાતરી કરવા માટે ગ્રેફાઇટ બેઝ સાથે સંયોજન શક્તિ વધારે છે.

(3) ઉચ્ચ તાપમાન અને કાટ લાગતા વાતાવરણમાં કોટિંગની નિષ્ફળતા ટાળવા માટે તે સારી રાસાયણિક સ્થિરતા ધરાવે છે.

SiC પાસે કાટ પ્રતિકાર, ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા, થર્મલ શોક પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ રાસાયણિક સ્થિરતાના ફાયદા છે અને તે GaN એપિટેક્સિયલ વાતાવરણમાં સારી રીતે કાર્ય કરી શકે છે. વધુમાં, SiC નો થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક ગ્રેફાઇટ કરતા ઘણો ઓછો અલગ છે, તેથી SiC એ ગ્રેફાઇટ આધારની સપાટીના કોટિંગ માટે પસંદગીની સામગ્રી છે.

હાલમાં, સામાન્ય SiC મુખ્યત્વે 3C, 4H અને 6H પ્રકાર છે, અને વિવિધ પ્રકારના ક્રિસ્ટલના SiC ઉપયોગો અલગ છે. ઉદાહરણ તરીકે, 4H-SiC ઉચ્ચ-શક્તિવાળા ઉપકરણોનું ઉત્પાદન કરી શકે છે; 6H-SiC સૌથી સ્થિર છે અને ફોટોઇલેક્ટ્રિક ઉપકરણોનું ઉત્પાદન કરી શકે છે; GaN ની સમાન રચનાને કારણે, 3C-SiC નો ઉપયોગ GaN એપિટેક્સિયલ લેયર બનાવવા અને SiC-GaN RF ઉપકરણો બનાવવા માટે થઈ શકે છે. 3C-SiC ને સામાન્ય રીતે β-SiC તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, અને β-SiC નો મહત્વનો ઉપયોગ ફિલ્મ અને કોટિંગ સામગ્રી તરીકે છે, તેથી β-SiC એ હાલમાં કોટિંગ માટેની મુખ્ય સામગ્રી છે.

સિલિકોન કાર્બાઇડ કોટિંગ તૈયાર કરવાની પદ્ધતિ

હાલમાં, SiC કોટિંગની તૈયારીની પદ્ધતિઓમાં મુખ્યત્વે જેલ-સોલ પદ્ધતિ, એમ્બેડિંગ પદ્ધતિ, બ્રશ કોટિંગ પદ્ધતિ, પ્લાઝ્મા છંટકાવ પદ્ધતિ, રાસાયણિક ગેસ પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ (CVR) અને રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન પદ્ધતિ (CVD) નો સમાવેશ થાય છે.

એમ્બેડિંગ પદ્ધતિ:

પદ્ધતિ એ એક પ્રકારનું ઉચ્ચ તાપમાન સોલિડ ફેઝ સિન્ટરિંગ છે, જે મુખ્યત્વે એમ્બેડિંગ પાવડર તરીકે સી પાવડર અને સી પાવડરના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરે છે, ગ્રેફાઇટ મેટ્રિક્સ એમ્બેડિંગ પાવડરમાં મૂકવામાં આવે છે, અને ઉચ્ચ તાપમાન સિન્ટરિંગ નિષ્ક્રિય ગેસમાં કરવામાં આવે છે. , અને અંતે SiC કોટિંગ ગ્રેફાઇટ મેટ્રિક્સની સપાટી પર મેળવવામાં આવે છે. પ્રક્રિયા સરળ છે અને કોટિંગ અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચેનું સંયોજન સારું છે, પરંતુ જાડાઈની દિશામાં કોટિંગની એકરૂપતા નબળી છે, જે વધુ છિદ્રો ઉત્પન્ન કરવામાં સરળ છે અને નબળા ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર તરફ દોરી જાય છે.

બ્રશ કોટિંગ પદ્ધતિ:

બ્રશ કોટિંગ પદ્ધતિ મુખ્યત્વે ગ્રેફાઇટ મેટ્રિક્સની સપાટી પર પ્રવાહી કાચા માલને બ્રશ કરવા માટે છે, અને પછી કોટિંગ તૈયાર કરવા માટે ચોક્કસ તાપમાને કાચા માલનો ઉપચાર કરવો. પ્રક્રિયા સરળ છે અને ખર્ચ ઓછો છે, પરંતુ બ્રશ કોટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ કોટિંગ સબસ્ટ્રેટ સાથે સંયોજનમાં નબળું છે, કોટિંગની એકરૂપતા નબળી છે, કોટિંગ પાતળું છે અને ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર ઓછો છે, અને મદદ કરવા માટે અન્ય પદ્ધતિઓની જરૂર છે. તે

પ્લાઝ્મા છંટકાવ પદ્ધતિ:

પ્લાઝ્મા છાંટવાની પદ્ધતિ મુખ્યત્વે પ્લાઝ્મા ગન વડે ગ્રેફાઇટ મેટ્રિક્સની સપાટી પર ઓગળેલા અથવા અર્ધ-ઓગળેલા કાચા માલનો છંટકાવ કરવો અને પછી કોટિંગ બનાવવા માટે મજબૂત અને બંધન કરવાનો છે. પદ્ધતિ ચલાવવા માટે સરળ છે અને પ્રમાણમાં ગાઢ સિલિકોન કાર્બાઇડ કોટિંગ તૈયાર કરી શકે છે, પરંતુ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ સિલિકોન કાર્બાઇડ કોટિંગ ઘણીવાર ખૂબ જ નબળું હોય છે અને નબળા ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર તરફ દોરી જાય છે, તેથી તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે SiC સંયુક્ત કોટિંગની તૈયારી માટે થાય છે. કોટિંગની ગુણવત્તા.

જેલ-સોલ પદ્ધતિ:

જેલ-સોલ પદ્ધતિ મુખ્યત્વે મેટ્રિક્સની સપાટીને આવરી લેતા એક સમાન અને પારદર્શક સોલ સોલ્યુશન તૈયાર કરવા માટે છે, જેલમાં સૂકવીને અને પછી કોટિંગ મેળવવા માટે સિન્ટરિંગ. આ પદ્ધતિ ચલાવવા માટે સરળ છે અને તેની કિંમત ઓછી છે, પરંતુ ઉત્પાદિત કોટિંગમાં ઓછી થર્મલ શોક પ્રતિકાર અને સરળ ક્રેકીંગ જેવી કેટલીક ખામીઓ છે, તેથી તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરી શકાતો નથી.

કેમિકલ ગેસ રિએક્શન (CVR):

સીવીઆર મુખ્યત્વે ઉચ્ચ તાપમાને SiO વરાળ પેદા કરવા માટે Si અને SiO2 પાવડરનો ઉપયોગ કરીને SiC કોટિંગ પેદા કરે છે અને C મટિરિયલ સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર શ્રેણીબદ્ધ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. આ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ SiC કોટિંગ સબસ્ટ્રેટ સાથે નજીકથી બંધાયેલ છે, પરંતુ પ્રતિક્રિયા તાપમાન વધારે છે અને કિંમત વધારે છે.

રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન (CVD):

હાલમાં, સબસ્ટ્રેટ સપાટી પર SiC કોટિંગ તૈયાર કરવા માટે CVD એ મુખ્ય તકનીક છે. મુખ્ય પ્રક્રિયા એ સબસ્ટ્રેટ સપાટી પર ગેસ ફેઝ રિએક્ટન્ટ સામગ્રીની ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની શ્રેણી છે, અને અંતે સબસ્ટ્રેટ સપાટી પર ડિપોઝિશન દ્વારા SiC કોટિંગ તૈયાર કરવામાં આવે છે. સીવીડી ટેક્નોલોજી દ્વારા તૈયાર કરાયેલ SiC કોટિંગ સબસ્ટ્રેટની સપાટી સાથે નજીકથી બંધાયેલ છે, જે સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીના ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર અને ઘટાડાના પ્રતિકારને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે, પરંતુ આ પદ્ધતિનો જમાવવાનો સમય લાંબો છે, અને પ્રતિક્રિયા ગેસ ચોક્કસ ઝેરી હોય છે. ગેસ

SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ બેઝની બજારની સ્થિતિ

જ્યારે વિદેશી ઉત્પાદકોએ વહેલી શરૂઆત કરી, ત્યારે તેમની પાસે સ્પષ્ટ લીડ અને ઉચ્ચ બજાર હિસ્સો હતો. આંતરરાષ્ટ્રીય સ્તરે, SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ આધારના મુખ્ય પ્રવાહના સપ્લાયર્સ ડચ Xycard, જર્મની SGL કાર્બન (SGL), જાપાન ટોયો કાર્બન, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ MEMC અને અન્ય કંપનીઓ છે, જે મૂળભૂત રીતે આંતરરાષ્ટ્રીય બજાર પર કબજો કરે છે. જોકે ચીને ગ્રેફાઇટ મેટ્રિક્સની સપાટી પર SiC કોટિંગની સમાન વૃદ્ધિની મુખ્ય કોર ટેક્નોલોજીને તોડી નાખી છે, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ગ્રેફાઇટ મેટ્રિક્સ હજુ પણ જર્મન SGL, જાપાન ટોયો કાર્બન અને અન્ય સાહસો પર આધાર રાખે છે, સ્થાનિક સાહસો દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવેલ ગ્રેફાઇટ મેટ્રિક્સ સેવાને અસર કરે છે. થર્મલ વાહકતા, સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ, કઠોર મોડ્યુલસ, જાળીની ખામી અને અન્ય ગુણવત્તા સમસ્યાઓને કારણે જીવન. MOCVD સાધનો SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ બેઝના ઉપયોગની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકતા નથી.

ચીનનો સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ ઝડપથી વિકાસ પામી રહ્યો છે, એમઓસીવીડી એપિટેક્સિયલ સાધનોના સ્થાનિકીકરણ દરમાં ધીમે ધીમે વધારો અને અન્ય પ્રક્રિયા એપ્લિકેશનના વિસ્તરણ સાથે, ભાવિ SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ બેઝ પ્રોડક્ટ માર્કેટ ઝડપથી વધવાની અપેક્ષા છે. પ્રારંભિક ઉદ્યોગના અંદાજો અનુસાર, આગામી થોડા વર્ષોમાં સ્થાનિક ગ્રેફાઇટ બેઝ માર્કેટ 500 મિલિયન યુઆનને વટાવી જશે.

SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ બેઝ એ કમ્પાઉન્ડ સેમિકન્ડક્ટર ઔદ્યોગિકીકરણના સાધનોનો મુખ્ય ઘટક છે, તેના ઉત્પાદન અને ઉત્પાદનની મુખ્ય કોર ટેક્નોલોજીમાં નિપુણતા મેળવવી, અને સમગ્ર કાચા માલ-પ્રક્રિયા-ઉદ્યોગની સાંકળના સ્થાનિકીકરણની અનુભૂતિ એ વિકાસને સુનિશ્ચિત કરવા માટે ખૂબ વ્યૂહાત્મક મહત્વ ધરાવે છે. ચીનનો સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ. સ્થાનિક SiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ બેઝનું ક્ષેત્ર તેજીમાં છે, અને ઉત્પાદન ગુણવત્તા ટૂંક સમયમાં આંતરરાષ્ટ્રીય અદ્યતન સ્તરે પહોંચી શકે છે.