సెమీకండక్టర్ భాగాలు - SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్

SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ స్థావరాలు సాధారణంగా లోహ-సేంద్రీయ రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (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 మెటీరియల్ పెరుగుదల నాణ్యతలో నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తాయి, కాబట్టి ఇది MOCVD పరికరాల యొక్క ప్రధాన కీలక భాగం.

పొర తయారీ ప్రక్రియలో, పరికరాల తయారీని సులభతరం చేయడానికి కొన్ని పొర ఉపరితలాలపై ఎపిటాక్సియల్ పొరలు మరింతగా నిర్మించబడతాయి. సాధారణ LED కాంతి-ఉద్గార పరికరాలు సిలికాన్ ఉపరితలాలపై 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 పెంచారు; కమ్యూనికేషన్ వంటి RF అప్లికేషన్‌ల కోసం HEMT మరియు ఇతర పరికరాలను మరింతగా నిర్మించేందుకు GaN ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ సెమీ-ఇన్సులేటెడ్ SiC సబ్‌స్ట్రేట్‌పై నిర్మించబడింది. ఈ ప్రక్రియ CVD పరికరాల నుండి విడదీయరానిది.

CVD పరికరాలలో, ఉపరితలం నేరుగా లోహంపై ఉంచబడదు లేదా ఎపిటాక్సియల్ నిక్షేపణ కోసం ఒక బేస్‌పై ఉంచబడదు, ఎందుకంటే ఇందులో గ్యాస్ ప్రవాహం (క్షితిజ సమాంతర, నిలువు), ఉష్ణోగ్రత, పీడనం, స్థిరీకరణ, కాలుష్య కారకాల తొలగింపు మరియు ఇతర అంశాలు ఉంటాయి. ప్రభావ కారకాలు. అందువల్ల, ఒక బేస్ అవసరం, ఆపై సబ్‌స్ట్రేట్ డిస్క్‌పై ఉంచబడుతుంది, ఆపై CVD సాంకేతికతను ఉపయోగించి సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఎపిటాక్సియల్ నిక్షేపణ జరుగుతుంది మరియు ఈ బేస్ SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్ (ట్రే అని కూడా పిలుస్తారు).

SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ స్థావరాలు సాధారణంగా లోహ-సేంద్రీయ రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (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 మెటీరియల్ పెరుగుదల నాణ్యతలో నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తాయి, కాబట్టి ఇది MOCVD పరికరాల యొక్క ప్రధాన కీలక భాగం.

మెటల్-ఆర్గానిక్ కెమికల్ ఆవిరి నిక్షేపణ (MOCVD) అనేది బ్లూ LEDలో GaN ఫిల్మ్‌ల ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలకు ప్రధాన స్రవంతి సాంకేతికత. ఇది సాధారణ ఆపరేషన్, నియంత్రించదగిన వృద్ధి రేటు మరియు GaN ఫిల్మ్‌ల యొక్క అధిక స్వచ్ఛత యొక్క ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. MOCVD పరికరాల రియాక్షన్ ఛాంబర్‌లో ఒక ముఖ్యమైన అంశంగా, 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 కలిసే అవకాశం ఉంది. పై పరిస్థితులు.

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 నేరుగా ఎపిటాక్సియల్ షీట్ తయారీని ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు అదే సమయంలో సమయం, ఉపయోగాల సంఖ్య పెరుగుదల మరియు పని పరిస్థితుల మార్పుతో, వినియోగ వస్తువులకు చెందినది ధరించడం చాలా సులభం.

గ్రాఫైట్ అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహకత మరియు స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ఇది MOCVD పరికరాల యొక్క మూల భాగం వలె మంచి ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంది, అయితే ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో, గ్రాఫైట్ తినివేయు వాయువులు మరియు మెటాలిక్ ఆర్గానిక్స్ యొక్క అవశేషాల కారణంగా పొడిని క్షీణిస్తుంది మరియు సేవా జీవితం గ్రాఫైట్ బేస్ బాగా తగ్గుతుంది. అదే సమయంలో, గ్రాఫైట్ పౌడర్ పడిపోవడం వల్ల చిప్‌కి కాలుష్యం ఏర్పడుతుంది.

పూత సాంకేతికత యొక్క ఆవిర్భావం ఉపరితల పొడి స్థిరీకరణను అందిస్తుంది, ఉష్ణ వాహకతను మెరుగుపరుస్తుంది మరియు ఉష్ణ పంపిణీని సమం చేస్తుంది, ఇది ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి ప్రధాన సాంకేతికతగా మారింది. MOCVD పరికరాల వినియోగ పర్యావరణంలో గ్రాఫైట్ బేస్, గ్రాఫైట్ బేస్ ఉపరితల పూత క్రింది లక్షణాలను కలిగి ఉండాలి:

(1) గ్రాఫైట్ స్థావరాన్ని పూర్తిగా చుట్టవచ్చు మరియు సాంద్రత మంచిది, లేకపోతే గ్రాఫైట్ బేస్ తినివేయు వాయువులో తుప్పు పట్టడం సులభం.

(2) అనేక అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత చక్రాల తర్వాత పూత పడిపోవడం సులభం కాదని నిర్ధారించడానికి గ్రాఫైట్ బేస్‌తో కలయిక బలం ఎక్కువగా ఉంటుంది.

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

SiC తుప్పు నిరోధకత, అధిక ఉష్ణ వాహకత, థర్మల్ షాక్ నిరోధకత మరియు అధిక రసాయన స్థిరత్వం యొక్క ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది మరియు GaN ఎపిటాక్సియల్ వాతావరణంలో బాగా పని చేస్తుంది. అదనంగా, SiC యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం గ్రాఫైట్ నుండి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి SiC అనేది గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ఉపరితల పూత కోసం ఇష్టపడే పదార్థం.

ప్రస్తుతం, సాధారణ SiC ప్రధానంగా 3C, 4H మరియు 6H రకం, మరియు వివిధ క్రిస్టల్ రకాల SiC ఉపయోగాలు భిన్నంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, 4H-SiC అధిక-శక్తి పరికరాలను తయారు చేయగలదు; 6H-SiC అత్యంత స్థిరమైనది మరియు ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ పరికరాలను తయారు చేయగలదు; GaNతో సమానమైన నిర్మాణం కారణంగా, 3C-SiC 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 ఉంది, కాబట్టి β-SiC ప్రస్తుతం పూత కోసం ప్రధాన పదార్థం.

సిలికాన్ కార్బైడ్ పూత తయారీ విధానం

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

పొందుపరిచే విధానం:

ఈ పద్ధతి ఒక రకమైన అధిక ఉష్ణోగ్రత ఘన దశ సింటరింగ్, ఇది ప్రధానంగా Si పౌడర్ మరియు C పౌడర్ మిశ్రమాన్ని ఎంబెడింగ్ పౌడర్‌గా ఉపయోగిస్తుంది, గ్రాఫైట్ మాతృకను ఎంబెడ్డింగ్ పౌడర్‌లో ఉంచుతారు మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత సింటరింగ్ జడ వాయువులో నిర్వహించబడుతుంది. , మరియు చివరకు SiC పూత గ్రాఫైట్ మాతృక ఉపరితలంపై పొందబడుతుంది. ప్రక్రియ చాలా సులభం మరియు పూత మరియు ఉపరితలం మధ్య కలయిక మంచిది, అయితే మందం దిశలో పూత యొక్క ఏకరూపత తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది మరింత రంధ్రాలను ఉత్పత్తి చేయడం మరియు పేలవమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకతకు దారితీయడం సులభం.

బ్రష్ పూత విధానం:

బ్రష్ పూత పద్ధతి ప్రధానంగా గ్రాఫైట్ మాతృక ఉపరితలంపై ద్రవ ముడి పదార్థాన్ని బ్రష్ చేయడం, ఆపై పూతను సిద్ధం చేయడానికి ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద ముడి పదార్థాన్ని నయం చేయడం. ప్రక్రియ సులభం మరియు ఖర్చు తక్కువగా ఉంటుంది, అయితే బ్రష్ కోటింగ్ పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన పూత ఉపరితలంతో కలిపి బలహీనంగా ఉంటుంది, పూత ఏకరూపత తక్కువగా ఉంటుంది, పూత సన్నగా ఉంటుంది మరియు ఆక్సీకరణ నిరోధకత తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఇతర పద్ధతులు సహాయపడతాయి. అది.

ప్లాస్మా స్ప్రేయింగ్ విధానం:

ప్లాస్మా స్ప్రేయింగ్ పద్ధతి ప్రధానంగా కరిగిన లేదా పాక్షికంగా కరిగించిన ముడి పదార్థాలను ప్లాస్మా తుపాకీతో గ్రాఫైట్ మాతృక ఉపరితలంపై పిచికారీ చేయడం, ఆపై పటిష్టం చేయడం మరియు పూత ఏర్పడేలా బంధించడం. ఈ పద్ధతి ఆపరేట్ చేయడం సులభం మరియు సాపేక్షంగా దట్టమైన సిలికాన్ కార్బైడ్ పూతను సిద్ధం చేయగలదు, అయితే ఈ పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన సిలికాన్ కార్బైడ్ పూత తరచుగా చాలా బలహీనంగా ఉంటుంది మరియు బలహీనమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకతకు దారితీస్తుంది, కాబట్టి దీనిని మెరుగుపరచడానికి SiC మిశ్రమ పూత తయారీకి సాధారణంగా ఉపయోగిస్తారు. పూత యొక్క నాణ్యత.

జెల్-సోల్ పద్ధతి:

జెల్-సోల్ పద్ధతి ప్రధానంగా మాతృక ఉపరితలంపై ఏకరీతి మరియు పారదర్శక సోల్ ద్రావణాన్ని సిద్ధం చేయడం, జెల్‌గా ఆరబెట్టడం మరియు పూతని పొందేందుకు సింటరింగ్ చేయడం. ఈ పద్ధతి ఆపరేట్ చేయడం సులభం మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నది, కానీ ఉత్పత్తి చేయబడిన పూత తక్కువ ఉష్ణ షాక్ నిరోధకత మరియు సులభంగా పగుళ్లు వంటి కొన్ని లోపాలను కలిగి ఉంటుంది, కాబట్టి ఇది విస్తృతంగా ఉపయోగించబడదు.

కెమికల్ గ్యాస్ రియాక్షన్ (CVR):

అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద SiO ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేయడానికి Si మరియు SiO2 పౌడర్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా CVR ప్రధానంగా SiC పూతను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు C మెటీరియల్ సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలంపై రసాయన ప్రతిచర్యల శ్రేణి ఏర్పడుతుంది. ఈ పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన SiC పూత ఉపరితలానికి దగ్గరగా బంధించబడి ఉంటుంది, అయితే ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఖర్చు ఎక్కువగా ఉంటుంది.

రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD):

ప్రస్తుతం, ఉపరితల ఉపరితలంపై SiC పూతను సిద్ధం చేయడానికి CVD ప్రధాన సాంకేతికత. ప్రధాన ప్రక్రియ అనేది సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలంపై గ్యాస్ ఫేజ్ రియాక్టెంట్ పదార్థం యొక్క భౌతిక మరియు రసాయన ప్రతిచర్యల శ్రేణి, మరియు చివరకు SiC పూత ఉపరితల ఉపరితలంపై నిక్షేపణ ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది. CVD సాంకేతికత ద్వారా తయారు చేయబడిన SiC పూత ఉపరితలం యొక్క ఉపరితలంతో సన్నిహితంగా 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 విషాన్ని కలిగి ఉంటుంది. వాయువు.

SiC కోటెడ్ గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క మార్కెట్ పరిస్థితి

విదేశీ తయారీదారులు ప్రారంభంలో ప్రారంభించినప్పుడు, వారు స్పష్టమైన ఆధిక్యాన్ని మరియు అధిక మార్కెట్ వాటాను కలిగి ఉన్నారు. అంతర్జాతీయంగా, SiC కోటెడ్ గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ప్రధాన స్రవంతి 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 వృద్ధికి కీలకమైన ప్రధాన సాంకేతికతను చైనా విచ్ఛిన్నం చేసినప్పటికీ, అధిక-నాణ్యత గ్రాఫైట్ మాతృక ఇప్పటికీ జర్మన్ SGL, జపాన్ టోయో కార్బన్ మరియు ఇతర సంస్థలపై ఆధారపడి ఉంది, దేశీయ సంస్థలు అందించే గ్రాఫైట్ మాతృక సేవను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఉష్ణ వాహకత, సాగే మాడ్యులస్, దృఢమైన మాడ్యులస్, లాటిస్ లోపాలు మరియు ఇతర నాణ్యత సమస్యల కారణంగా జీవితం. MOCVD పరికరాలు SiC కోటెడ్ గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ఉపయోగం యొక్క అవసరాలను తీర్చలేవు.

చైనా యొక్క సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది, MOCVD ఎపిటాక్సియల్ ఎక్విప్‌మెంట్ స్థానికీకరణ రేటు క్రమంగా పెరగడం మరియు ఇతర ప్రాసెస్ అప్లికేషన్‌ల విస్తరణ, భవిష్యత్తులో SiC కోటెడ్ గ్రాఫైట్ బేస్ ఉత్పత్తి మార్కెట్ వేగంగా వృద్ధి చెందుతుందని భావిస్తున్నారు. ప్రాథమిక పరిశ్రమ అంచనాల ప్రకారం, రాబోయే కొద్ది సంవత్సరాల్లో దేశీయ గ్రాఫైట్ బేస్ మార్కెట్ 500 మిలియన్ యువాన్‌లను మించిపోతుంది.

SiC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్ బేస్ అనేది సమ్మేళనం సెమీకండక్టర్ పారిశ్రామికీకరణ పరికరాలలో ప్రధాన భాగం, దాని ఉత్పత్తి మరియు తయారీకి సంబంధించిన కీలక సాంకేతికతపై నైపుణ్యం సాధించడం మరియు మొత్తం ముడి పదార్థం-ప్రక్రియ-పరికరాల పరిశ్రమ గొలుసు యొక్క స్థానికీకరణను గ్రహించడం అభివృద్ధిని నిర్ధారించడానికి గొప్ప వ్యూహాత్మక ప్రాముఖ్యతను కలిగి ఉంది. చైనా సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ. దేశీయ SiC కోటెడ్ గ్రాఫైట్ బేస్ యొక్క ఫీల్డ్ వృద్ధి చెందుతోంది మరియు ఉత్పత్తి నాణ్యత త్వరలో అంతర్జాతీయ అధునాతన స్థాయికి చేరుకుంటుంది.