सेमीकंडक्टर विनिर्माण में SiC-लेपित ग्रेफाइट रिसेप्टर्स की महत्वपूर्ण भूमिका और अनुप्रयोग मामले

सेमीसेरा सेमीकंडक्टर विश्व स्तर पर सेमीकंडक्टर विनिर्माण उपकरणों के लिए मुख्य घटकों के उत्पादन को बढ़ाने की योजना है। 2027 तक, हमारा लक्ष्य 70 मिलियन अमरीकी डालर के कुल निवेश के साथ 20,000 वर्ग मीटर का एक नया कारखाना स्थापित करना है। हमारे मुख्य घटकों में से एक,सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) वेफर वाहक, जिसे संग्राहक के रूप में भी जाना जाता है, ने महत्वपूर्ण प्रगति देखी है। तो, वास्तव में यह ट्रे क्या है जिसमें वेफर्स रखे जाते हैं?

वेफर निर्माण प्रक्रिया में, उपकरण बनाने के लिए कुछ वेफर सब्सट्रेट्स पर एपिटैक्सियल परतें बनाई जाती हैं। उदाहरण के लिए, एलईडी उपकरणों के लिए GaAs एपिटैक्सियल परतें सिलिकॉन सब्सट्रेट्स पर तैयार की जाती हैं, SiC एपिटैक्सियल परतें SBDs और MOSFETs जैसे बिजली अनुप्रयोगों के लिए प्रवाहकीय SiC सब्सट्रेट्स पर उगाई जाती हैं, और GaN एपिटैक्सियल परतें HEMTs जैसे आरएफ अनुप्रयोगों के लिए अर्ध-इन्सुलेटिंग SiC सब्सट्रेट्स पर बनाई जाती हैं। . यह प्रक्रिया काफी हद तक निर्भर करती हैरासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी)उपकरण।

सीवीडी उपकरण में, गैस प्रवाह (क्षैतिज, ऊर्ध्वाधर), तापमान, दबाव, स्थिरता और संदूषण जैसे विभिन्न कारकों के कारण सब्सट्रेट को सीधे धातु या एपिटैक्सियल जमाव के लिए एक साधारण आधार पर नहीं रखा जा सकता है। इसलिए, सीवीडी तकनीक का उपयोग करके एपिटैक्सियल जमाव को सक्षम करने के लिए सब्सट्रेट को रखने के लिए एक रिसेप्टर का उपयोग किया जाता है। यह संग्राहक हैSiC-लेपित ग्रेफाइट सुसेप्टर.

SiC-लेपित ग्रेफाइट रिसेप्टर्स आमतौर पर सिंगल-क्रिस्टल सब्सट्रेट्स को समर्थन और गर्म करने के लिए मेटल-ऑर्गेनिक केमिकल वाष्प जमाव (एमओसीवीडी) उपकरण में उपयोग किया जाता है। की तापीय स्थिरता और एकरूपता SiC-लेपित ग्रेफाइट रिसेप्टर्सएपिटैक्सियल सामग्रियों की विकास गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण हैं, जो उन्हें एमओसीवीडी उपकरण (वीको और ऐक्सट्रॉन जैसी अग्रणी एमओसीवीडी उपकरण कंपनियां) का मुख्य घटक बनाते हैं। वर्तमान में, MOCVD तकनीक का उपयोग इसकी सादगी, नियंत्रणीय विकास दर और उच्च शुद्धता के कारण नीली एलईडी के लिए GaN फिल्मों के एपिटैक्सियल विकास में व्यापक रूप से किया जाता है। MOCVD रिएक्टर के एक अनिवार्य भाग के रूप में,GaN फिल्म एपीटैक्सियल वृद्धि के लिए रिसेप्टरउच्च तापमान प्रतिरोध, समान तापीय चालकता, रासायनिक स्थिरता और मजबूत तापीय आघात प्रतिरोध होना चाहिए। ग्रेफाइट इन आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा करता है।

एमओसीवीडी उपकरण के मुख्य घटक के रूप में, ग्रेफाइट ससेप्टर एकल-क्रिस्टल सब्सट्रेट का समर्थन करता है और गर्म करता है, जो सीधे फिल्म सामग्री की एकरूपता और शुद्धता को प्रभावित करता है। इसकी गुणवत्ता सीधे एपिटैक्सियल वेफर्स की तैयारी को प्रभावित करती है। हालाँकि, बढ़ते उपयोग और बदलती कामकाजी परिस्थितियों के साथ, ग्रेफाइट रिसेप्टर्स आसानी से खराब हो जाते हैं और उपभोग्य माने जाते हैं।

एमओसीवीडी संग्राहकनिम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कुछ कोटिंग विशेषताओं की आवश्यकता है:

• -अच्छा कवरेज:संक्षारक गैस वातावरण में संक्षारण को रोकने के लिए कोटिंग को उच्च घनत्व वाले ग्रेफाइट रिसेप्टर को पूरी तरह से कवर करना चाहिए।
• -उच्च संबंध शक्ति:कोटिंग को ग्रेफाइट ससेप्टर से मजबूती से जुड़ना चाहिए, बिना छीले कई उच्च तापमान और निम्न तापमान चक्रों को सहन करना चाहिए।
• -रासायनिक स्थिरता:उच्च तापमान और संक्षारक वातावरण में विफलता से बचने के लिए कोटिंग रासायनिक रूप से स्थिर होनी चाहिए।

SiC, अपने संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापीय चालकता, थर्मल शॉक प्रतिरोध और उच्च रासायनिक स्थिरता के साथ, GaN एपीटैक्सियल वातावरण में अच्छा प्रदर्शन करता है। इसके अतिरिक्त, SiC का थर्मल विस्तार गुणांक ग्रेफाइट के समान है, जो SiC को ग्रेफाइट ससेप्टर कोटिंग्स के लिए पसंदीदा सामग्री बनाता है।

वर्तमान में, SiC के सामान्य प्रकारों में 3C, 4H और 6H शामिल हैं, प्रत्येक विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। उदाहरण के लिए, 4H-SiC उच्च-शक्ति उपकरणों का उत्पादन कर सकता है, 6H-SiC स्थिर है और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उपयोग किया जाता है, जबकि 3C-SiC संरचना में GaN के समान है, जो इसे GaN एपिटैक्सियल परत उत्पादन और SiC-GaN आरएफ उपकरणों के लिए उपयुक्त बनाता है। 3C-SiC, जिसे β-SiC के रूप में भी जाना जाता है, मुख्य रूप से फिल्म और कोटिंग सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, जो इसे कोटिंग्स के लिए प्राथमिक सामग्री बनाता है।

तैयार करने की विभिन्न विधियाँ हैंSiC कोटिंग्स, जिसमें सोल-जेल, एम्बेडिंग, ब्रशिंग, प्लाज्मा छिड़काव, रासायनिक वाष्प प्रतिक्रिया (सीवीआर), और रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) शामिल हैं।

इनमें से, एम्बेडिंग विधि एक उच्च तापमान वाली ठोस-चरण सिंटरिंग प्रक्रिया है। ग्रेफाइट सब्सट्रेट को Si और C पाउडर युक्त एम्बेडिंग पाउडर में रखकर और एक अक्रिय गैस वातावरण में सिंटरिंग करके, ग्रेफाइट सब्सट्रेट पर एक SiC कोटिंग बनाई जाती है। यह विधि सरल है, और कोटिंग सब्सट्रेट के साथ अच्छी तरह से जुड़ जाती है। हालाँकि, कोटिंग में मोटाई की एकरूपता का अभाव है और इसमें छिद्र हो सकते हैं, जिससे खराब ऑक्सीकरण प्रतिरोध हो सकता है।

स्प्रे कोटिंग विधि

स्प्रे कोटिंग विधि में ग्रेफाइट सब्सट्रेट सतह पर तरल कच्चे माल का छिड़काव करना और एक कोटिंग बनाने के लिए उन्हें एक विशिष्ट तापमान पर ठीक करना शामिल है। यह विधि सरल और लागत प्रभावी है लेकिन इसके परिणामस्वरूप कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच कमजोर संबंध, खराब कोटिंग एकरूपता और कम ऑक्सीकरण प्रतिरोध के साथ पतली कोटिंग होती है, जिसके लिए सहायक तरीकों की आवश्यकता होती है।

आयन बीम छिड़काव विधि

आयन बीम छिड़काव ग्रेफाइट सब्सट्रेट सतह पर पिघली हुई या आंशिक रूप से पिघली हुई सामग्री को स्प्रे करने के लिए आयन बीम गन का उपयोग करता है, जो जमने पर एक कोटिंग बनाता है। यह विधि सरल है और सघन SiC कोटिंग्स उत्पन्न करती है। हालाँकि, पतली कोटिंग्स में कमजोर ऑक्सीकरण प्रतिरोध होता है, जिसका उपयोग अक्सर गुणवत्ता में सुधार के लिए SiC मिश्रित कोटिंग्स के लिए किया जाता है।

सोल-जेल विधि

सोल-जेल विधि में एक समान, पारदर्शी सोल घोल तैयार करना, सब्सट्रेट सतह को कवर करना और सुखाने और सिंटरिंग के बाद कोटिंग प्राप्त करना शामिल है। यह विधि सरल और लागत प्रभावी है, लेकिन कम थर्मल शॉक प्रतिरोध और क्रैकिंग की संवेदनशीलता के साथ कोटिंग्स का परिणाम देती है, जिससे इसका व्यापक अनुप्रयोग सीमित हो जाता है।

रासायनिक वाष्प प्रतिक्रिया (सीवीआर)

सीवीआर SiO वाष्प उत्पन्न करने के लिए उच्च तापमान पर Si और SiO2 पाउडर का उपयोग करता है, जो कार्बन सामग्री सब्सट्रेट के साथ प्रतिक्रिया करके SiC कोटिंग बनाता है। परिणामस्वरूप SiC कोटिंग सब्सट्रेट के साथ कसकर बंध जाती है, लेकिन इस प्रक्रिया के लिए उच्च प्रतिक्रिया तापमान और लागत की आवश्यकता होती है।

रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी)

सीवीडी SiC कोटिंग्स तैयार करने की प्राथमिक तकनीक है। इसमें ग्रेफाइट सब्सट्रेट सतह पर गैस-चरण प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं, जहां कच्चे माल भौतिक और रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं, एक SiC कोटिंग के रूप में जमा होते हैं। सीवीडी कसकर बंधे हुए SiC कोटिंग्स का उत्पादन करता है जो सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण और पृथक्करण प्रतिरोध को बढ़ाता है। हालाँकि, सीवीडी का जमाव समय लंबा होता है और इसमें जहरीली गैसें शामिल हो सकती हैं।

बाज़ार की स्थिति

SiC-लेपित ग्रेफाइट सुसेप्टर बाजार में, विदेशी निर्माताओं के पास महत्वपूर्ण बढ़त और उच्च बाजार हिस्सेदारी है। सेमीसेरा ने ग्रेफाइट सब्सट्रेट्स पर समान SiC कोटिंग विकास के लिए मुख्य प्रौद्योगिकियों पर काबू पा लिया है, जो थर्मल चालकता, लोचदार मापांक, कठोरता, जाली दोष और अन्य गुणवत्ता के मुद्दों को संबोधित करने वाले समाधान प्रदान करते हैं, जो पूरी तरह से MOCVD उपकरण आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

भविष्य का आउटलुक

एमओसीवीडी एपिटैक्सियल उपकरण के बढ़ते स्थानीयकरण और अनुप्रयोगों के विस्तार के साथ, चीन का सेमीकंडक्टर उद्योग तेजी से विकसित हो रहा है। SiC-लेपित ग्रेफाइट सुसेप्टर बाजार के तेजी से बढ़ने की उम्मीद है।

निष्कर्ष

मिश्रित सेमीकंडक्टर उपकरण में एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में, मुख्य उत्पादन तकनीक में महारत हासिल करना और SiC-लेपित ग्रेफाइट रिसेप्टर्स को स्थानीय बनाना चीन के सेमीकंडक्टर उद्योग के लिए रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण है। घरेलू SiC-लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर क्षेत्र फल-फूल रहा है, उत्पाद की गुणवत्ता अंतरराष्ट्रीय स्तर तक पहुंच रही है।सेमीसेराइस क्षेत्र में अग्रणी आपूर्तिकर्ता बनने का प्रयास कर रहा है।