सेमीकंडक्टर भाग - SiC लेपित ग्रेफाइट बेस

SiC कोटेड ग्रेफाइट बेस सामान्यतः मेटल-ऑर्गेनिक केमिकल वाष्प डिपॉझिशन (MOCVD) उपकरणांमध्ये सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट्सला समर्थन देण्यासाठी आणि गरम करण्यासाठी वापरले जातात. SiC कोटेड ग्रेफाइट बेसची थर्मल स्थिरता, थर्मल एकरूपता आणि इतर कार्यप्रदर्शन पॅरामीटर्स एपिटॅक्सियल सामग्रीच्या वाढीच्या गुणवत्तेत निर्णायक भूमिका बजावतात, म्हणून ते MOCVD उपकरणांचे मुख्य मुख्य घटक आहेत.

वेफर मॅन्युफॅक्चरिंगच्या प्रक्रियेत, उपकरणांचे उत्पादन सुलभ करण्यासाठी काही वेफर सब्सट्रेट्सवर एपिटॅक्सियल लेयर तयार केले जातात. ठराविक एलईडी प्रकाश-उत्सर्जक उपकरणांना सिलिकॉन सब्सट्रेट्सवर GaAs चे एपिटॅक्सियल लेयर तयार करणे आवश्यक आहे; एसबीडी, एमओएसएफईटी इत्यादी उपकरणांच्या बांधकामासाठी, उच्च व्होल्टेज, उच्च प्रवाह आणि इतर उर्जा अनुप्रयोगांसाठी एसआयसी एपिटॅक्सियल थर प्रवाहकीय SiC सब्सट्रेटवर वाढविला जातो; आरएफ ऍप्लिकेशन्स जसे की कम्युनिकेशनसाठी HEMT आणि इतर उपकरणे तयार करण्यासाठी GaN एपिटॅक्सियल लेयर अर्ध-इन्सुलेटेड SiC सब्सट्रेटवर बांधला जातो. ही प्रक्रिया CVD उपकरणांपासून अविभाज्य आहे.

सीव्हीडी उपकरणांमध्ये, सब्सट्रेट थेट धातूवर ठेवता येत नाही किंवा एपिटॅक्सियल डिपॉझिशनसाठी बेसवर ठेवता येत नाही, कारण त्यात वायू प्रवाह (क्षैतिज, अनुलंब), तापमान, दाब, स्थिरीकरण, प्रदूषकांचे शेडिंग आणि इतर बाबींचा समावेश असतो. प्रभाव घटक. म्हणून, एक बेस आवश्यक आहे, आणि नंतर सब्सट्रेट डिस्कवर ठेवला जातो, आणि नंतर सीव्हीडी तंत्रज्ञानाचा वापर करून सब्सट्रेटवर एपिटॅक्सियल डिपॉझिशन केले जाते आणि हा बेस SiC कोटेड ग्रेफाइट बेस (ट्रे म्हणून देखील ओळखला जातो) आहे.

SiC कोटेड ग्रेफाइट बेस सामान्यतः मेटल-ऑर्गेनिक केमिकल वाष्प डिपॉझिशन (MOCVD) उपकरणांमध्ये सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट्सला समर्थन देण्यासाठी आणि गरम करण्यासाठी वापरले जातात. SiC कोटेड ग्रेफाइट बेसची थर्मल स्थिरता, थर्मल एकरूपता आणि इतर कार्यप्रदर्शन पॅरामीटर्स एपिटॅक्सियल सामग्रीच्या वाढीच्या गुणवत्तेत निर्णायक भूमिका बजावतात, म्हणून ते MOCVD उपकरणांचे मुख्य मुख्य घटक आहेत.

मेटल-ऑर्गेनिक केमिकल वाफ डिपॉझिशन (MOCVD) हे निळ्या LED मधील GaN फिल्म्सच्या एपिटॅक्सियल वाढीसाठी मुख्य प्रवाहातील तंत्रज्ञान आहे. यात साधे ऑपरेशन, नियंत्रण करण्यायोग्य वाढ दर आणि GaN चित्रपटांची उच्च शुद्धता यांचे फायदे आहेत. MOCVD उपकरणांच्या प्रतिक्रिया कक्षातील एक महत्त्वाचा घटक म्हणून, GaN फिल्म एपिटॅक्सियल ग्रोथसाठी वापरल्या जाणाऱ्या बेअरिंग बेसमध्ये उच्च तापमान प्रतिरोध, एकसमान थर्मल चालकता, चांगली रासायनिक स्थिरता, मजबूत थर्मल शॉक प्रतिरोध इत्यादी फायदे असणे आवश्यक आहे. ग्रेफाइट सामग्री पूर्ण करू शकते. वरील अटी.

एमओसीव्हीडी उपकरणांच्या मुख्य घटकांपैकी एक म्हणून, ग्रेफाइट बेस हा सब्सट्रेटचा वाहक आणि हीटिंग बॉडी आहे, जो थेट फिल्म सामग्रीची एकसमानता आणि शुद्धता निर्धारित करतो, म्हणून त्याची गुणवत्ता थेट एपिटॅक्सियल शीटच्या तयारीवर परिणाम करते आणि त्याच वेळी. वेळ, वापराच्या संख्येत वाढ आणि कामकाजाच्या परिस्थितीतील बदलांसह, ते परिधान करणे खूप सोपे आहे, उपभोग्य वस्तूंचे आहे.

जरी ग्रेफाइटमध्ये उत्कृष्ट थर्मल चालकता आणि स्थिरता आहे, MOCVD उपकरणाचा आधार घटक म्हणून त्याचा चांगला फायदा आहे, परंतु उत्पादन प्रक्रियेत, ग्रेफाइट संक्षारक वायू आणि धातूच्या सेंद्रिय पदार्थांच्या अवशेषांमुळे पावडरचे क्षरण करेल आणि सेवा आयुष्य कमी करेल. ग्रेफाइट बेस मोठ्या प्रमाणात कमी होईल. त्याच वेळी, ग्रेफाइट पावडर घसरल्याने चिपमध्ये प्रदूषण होईल.

कोटिंग तंत्रज्ञानाचा उदय पृष्ठभागावर पावडर फिक्सेशन प्रदान करू शकतो, थर्मल चालकता वाढवू शकतो आणि उष्णता वितरण समान करू शकतो, जे या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी मुख्य तंत्रज्ञान बनले आहे. MOCVD उपकरणातील ग्रेफाइट बेस वातावरणाचा वापर करते, ग्रेफाइट बेस पृष्ठभागाच्या कोटिंगने खालील वैशिष्ट्ये पूर्ण केली पाहिजेत:

(1) ग्रेफाइट बेस पूर्णपणे गुंडाळला जाऊ शकतो, आणि घनता चांगली आहे, अन्यथा ग्रेफाइट बेसला गंजलेल्या वायूमध्ये गंजणे सोपे आहे.

(२) उच्च तापमान आणि कमी तापमानाच्या चक्रानंतर कोटिंग सहज पडणार नाही याची खात्री करण्यासाठी ग्रेफाइट बेससह एकत्रित ताकद जास्त असते.

(३) उच्च तापमान आणि संक्षारक वातावरणात कोटिंग फेल होऊ नये म्हणून त्याची रासायनिक स्थिरता चांगली आहे.

SiC मध्ये गंज प्रतिरोधकता, उच्च थर्मल चालकता, थर्मल शॉक प्रतिरोध आणि उच्च रासायनिक स्थिरता हे फायदे आहेत आणि ते GaN एपिटॅक्सियल वातावरणात चांगले कार्य करू शकतात. याव्यतिरिक्त, SiC चा थर्मल विस्तार गुणांक ग्रेफाइटपेक्षा फारच कमी आहे, म्हणून ग्रेफाइट बेसच्या पृष्ठभागाच्या आवरणासाठी SiC ही पसंतीची सामग्री आहे.

सध्या, सामान्य SiC मुख्यतः 3C, 4H आणि 6H प्रकार आहे आणि वेगवेगळ्या क्रिस्टल प्रकारांचे SiC वापर भिन्न आहेत. उदाहरणार्थ, 4H-SiC उच्च-शक्ती उपकरणे तयार करू शकते; 6H-SiC सर्वात स्थिर आहे आणि फोटोइलेक्ट्रिक उपकरण तयार करू शकते; GaN सारखीच रचना असल्यामुळे, 3C-SiC चा वापर GaN एपिटॅक्सियल लेयर तयार करण्यासाठी आणि SiC-GaN RF उपकरणे तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. 3C-SiC ला सामान्यतः β-SiC म्हणून देखील ओळखले जाते आणि β-SiC चा एक महत्त्वाचा वापर चित्रपट आणि कोटिंग सामग्री म्हणून केला जातो, म्हणून β-SiC हे सध्या कोटिंगसाठी मुख्य सामग्री आहे.

सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग तयार करण्याची पद्धत

सध्या, SiC कोटिंग तयार करण्याच्या पद्धतींमध्ये प्रामुख्याने जेल-सोल पद्धत, एम्बेडिंग पद्धत, ब्रश कोटिंग पद्धत, प्लाझ्मा फवारणी पद्धत, रासायनिक वायू प्रतिक्रिया पद्धत (CVR) आणि रासायनिक वाष्प जमा करण्याची पद्धत (CVD) यांचा समावेश आहे.

एम्बेडिंग पद्धत:

ही पद्धत एक प्रकारची उच्च तापमान घन फेज सिंटरिंग आहे, जी मुख्यतः एम्बेडिंग पावडर म्हणून सी पावडर आणि सी पावडरचे मिश्रण वापरते, ग्रेफाइट मॅट्रिक्स एम्बेडिंग पावडरमध्ये ठेवले जाते आणि उच्च तापमान सिंटरिंग अक्रिय वायूमध्ये चालते. , आणि शेवटी ग्रेफाइट मॅट्रिक्सच्या पृष्ठभागावर SiC कोटिंग प्राप्त होते. प्रक्रिया सोपी आहे आणि कोटिंग आणि सब्सट्रेट यांच्यातील संयोजन चांगले आहे, परंतु जाडीच्या दिशेने कोटिंगची एकसमानता खराब आहे, ज्यामुळे अधिक छिद्रे निर्माण करणे सोपे आहे आणि खराब ऑक्सिडेशन प्रतिरोधकता निर्माण होते.

ब्रश कोटिंग पद्धत:

ब्रश कोटिंग पद्धत प्रामुख्याने ग्रेफाइट मॅट्रिक्सच्या पृष्ठभागावर द्रव कच्चा माल घासणे आणि नंतर कोटिंग तयार करण्यासाठी विशिष्ट तापमानात कच्चा माल बरा करणे. प्रक्रिया सोपी आहे आणि खर्च कमी आहे, परंतु ब्रश कोटिंग पद्धतीने तयार केलेले कोटिंग सब्सट्रेटच्या संयोजनात कमकुवत आहे, कोटिंगची एकसमानता खराब आहे, कोटिंग पातळ आहे आणि ऑक्सिडेशन प्रतिरोध कमी आहे आणि मदत करण्यासाठी इतर पद्धती आवश्यक आहेत. ते

प्लाझ्मा फवारणी पद्धत:

प्लाझ्मा फवारणीची पद्धत म्हणजे मुख्यतः ग्रेफाइट मॅट्रिक्सच्या पृष्ठभागावर वितळलेल्या किंवा अर्ध-वितळलेल्या कच्च्या मालाची प्लाझ्मा गनने फवारणी करणे आणि नंतर घट्ट करणे आणि कोटिंग तयार करणे. ही पद्धत ऑपरेट करण्यास सोपी आहे आणि तुलनेने दाट सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग तयार करू शकते, परंतु पद्धतीद्वारे तयार केलेले सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग बरेचदा खूप कमकुवत असते आणि ऑक्सिडेशन प्रतिरोधक कमकुवत ठरते, म्हणून ती सामान्यतः SiC कंपोझिट कोटिंग तयार करण्यासाठी वापरली जाते. कोटिंगची गुणवत्ता.

जेल-सोल पद्धत:

जेल-सोल पद्धत म्हणजे मुख्यतः मॅट्रिक्सच्या पृष्ठभागावर एकसमान आणि पारदर्शक सोल सोल्यूशन तयार करणे, जेलमध्ये कोरडे करणे आणि नंतर कोटिंग मिळविण्यासाठी सिंटरिंग करणे. ही पद्धत ऑपरेट करण्यास सोपी आणि कमी खर्चाची आहे, परंतु उत्पादित कोटिंगमध्ये कमी थर्मल शॉक प्रतिरोध आणि सहज क्रॅकिंग यांसारख्या काही कमतरता आहेत, त्यामुळे ते मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाऊ शकत नाही.

रासायनिक वायू प्रतिक्रिया (CVR):

उच्च तापमानात SiO स्टीम निर्माण करण्यासाठी CVR मुख्यत्वे Si आणि SiO2 पावडर वापरून SiC कोटिंग तयार करते आणि C मटेरियल सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर रासायनिक अभिक्रियांची मालिका घडते. या पद्धतीने तयार केलेले SiC कोटिंग सब्सट्रेटशी जवळून जोडलेले असते, परंतु प्रतिक्रिया तापमान जास्त असते आणि किंमत जास्त असते.

रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD):

सध्या, सब्सट्रेट पृष्ठभागावर SiC कोटिंग तयार करण्यासाठी CVD हे मुख्य तंत्रज्ञान आहे. मुख्य प्रक्रिया ही सब्सट्रेट पृष्ठभागावरील गॅस फेज रिॲक्टंट सामग्रीच्या भौतिक आणि रासायनिक अभिक्रियांची मालिका आहे आणि शेवटी सब्सट्रेट पृष्ठभागावर जमा करून SiC कोटिंग तयार केली जाते. सीव्हीडी तंत्रज्ञानाद्वारे तयार केलेले SiC कोटिंग सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागाशी जवळून जोडलेले आहे, ज्यामुळे सब्सट्रेट सामग्रीचा ऑक्सिडेशन प्रतिरोध आणि कमी होणारा प्रतिकार प्रभावीपणे सुधारू शकतो, परंतु या पद्धतीचा जमा करण्याची वेळ जास्त आहे आणि प्रतिक्रिया वायूमध्ये विशिष्ट विषारी पदार्थ असतात. गॅस

SiC लेपित ग्रेफाइट बेसची बाजार स्थिती

जेव्हा परदेशी उत्पादकांनी लवकर सुरुवात केली तेव्हा त्यांच्याकडे स्पष्ट आघाडी आणि उच्च बाजारातील हिस्सा होता. आंतरराष्ट्रीय स्तरावर, SiC कोटेड ग्रेफाइट बेसचे मुख्य प्रवाहातील पुरवठादार डच Xycard, जर्मनी SGL कार्बन (SGL), जपान टोयो कार्बन, युनायटेड स्टेट्स MEMC आणि इतर कंपन्या आहेत, ज्यांनी मुळात आंतरराष्ट्रीय बाजारपेठ व्यापली आहे. जरी चीनने ग्रेफाइट मॅट्रिक्सच्या पृष्ठभागावर SiC कोटिंगच्या एकसमान वाढीचे मुख्य तंत्रज्ञान मोडले असले तरी, उच्च-गुणवत्तेचे ग्रेफाइट मॅट्रिक्स अजूनही जर्मन SGL, जपान टोयो कार्बन आणि इतर उद्योगांवर अवलंबून आहे, देशांतर्गत उद्योगांनी प्रदान केलेले ग्रेफाइट मॅट्रिक्स सेवा प्रभावित करते. थर्मल चालकता, लवचिक मॉड्यूलस, कठोर मॉड्यूलस, जाळीतील दोष आणि इतर गुणवत्ता समस्यांमुळे जीवन. MOCVD उपकरणे SiC कोटेड ग्रेफाइट बेसच्या वापराच्या गरजा पूर्ण करू शकत नाहीत.

चीनचा सेमीकंडक्टर उद्योग झपाट्याने विकसित होत आहे, MOCVD एपिटॅक्सियल इक्विपमेंट लोकॅलायझेशन रेट आणि इतर प्रक्रिया ऍप्लिकेशन्सच्या विस्तारामुळे, भविष्यातील SiC लेपित ग्रेफाइट बेस उत्पादनाच्या बाजारपेठेत वेगाने वाढ होण्याची अपेक्षा आहे. उद्योगाच्या प्राथमिक अंदाजानुसार, पुढील काही वर्षांत देशांतर्गत ग्रेफाइट बेस मार्केट 500 दशलक्ष युआनपेक्षा जास्त होईल.

SiC कोटेड ग्रेफाइट बेस हा कंपाऊंड सेमीकंडक्टर औद्योगीकरण उपकरणांचा मुख्य घटक आहे, त्याच्या उत्पादन आणि उत्पादनाच्या मुख्य मुख्य तंत्रज्ञानावर प्रभुत्व मिळवणे आणि संपूर्ण कच्चा माल-प्रक्रिया-उपकरणे उद्योग साखळीचे स्थानिकीकरण लक्षात घेणे याच्या विकासाची खात्री करण्यासाठी मोठे धोरणात्मक महत्त्व आहे. चीनचा सेमीकंडक्टर उद्योग. देशांतर्गत SiC कोटेड ग्रेफाइट बेसचे क्षेत्र तेजीत आहे आणि उत्पादनाची गुणवत्ता लवकरच आंतरराष्ट्रीय प्रगत पातळीपर्यंत पोहोचू शकते.