4-इंच से 8-इंच तक: SiC सेमीकंडक्टर विकास का एक दशक

2013 में, उद्योग ने पूछा कि क्या सिलिकॉन कार्बाइड का व्यावसायीकरण किया जा सकता है। दस साल बाद, SiC ईवी और नवीकरणीय ऊर्जा को शक्ति प्रदान करता है - और वास्तविक प्रतिस्पर्धा सामग्री, उपकरण और विनिर्माण उपज में स्थानांतरित हो गई है। एक दशक में, जैसे-जैसे एपिटेक्सी उपकरण उन्नत होते गए, SiC वेफर्स 4-इंच से 8-इंच तक बढ़ गए। वेफर के अलावा, CVD SiC कोटिंग्स, सॉलिड CVD SiC और TaC कोटिंग्स अब उच्च तापमान, संक्षारण प्रतिरोधी उपकरणों को विश्वसनीय रूप से चालू रखती हैं। VETEK सेमीकंडक्टर स्केल्ड SiC विनिर्माण के लिए सभी तीन सामग्री समाधानों की आपूर्ति करता है।

SiC के परिवर्तन का दशक: प्रयोगशाला सामग्री से मुख्यधारा पावर सेमीकंडक्टर तक

SiC 2013 में एक आशाजनक प्रयोगशाला सामग्री से आज ईवीएस, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और ऊर्जा रूपांतरण को रेखांकित करने वाली मुख्यधारा की तकनीक में बदल गया है - और उद्योग का ध्यान प्रौद्योगिकी को साबित करने से हटकर बड़े पैमाने पर विनिर्माण में महारत हासिल करने पर केंद्रित हो गया है।

नीचे दी गई तालिका सारांशित करती है कि पिछले दशक में SiC उद्योग की प्राथमिकताएँ कैसे बदल गईं।

2013 बनाम आज: कैसे SiC उद्योग का फोकस बदल गया है

SiC व्यावसायीकरण की मुख्य चुनौती: एपिटैक्सी टेक्नोलॉजी

एपिटैक्सी उपकरण हमेशा से SiC व्यावसायीकरण के लिए तकनीकी अड़चन रहा है - उद्योग की प्रगति को सीधे एपिटैक्सी रिएक्टरों के विकास के माध्यम से ट्रैक किया जा सकता है, शुरुआती 6-इंच प्लेटफार्मों से लेकर आज के स्वचालित 150 मिमी / 200 मिमी सिस्टम तक।

2013 में, SiC व्यावसायीकरण में तेजी आ रही थी, और उपकरण निर्माता मुख्य रूप से 6-इंच (150 मिमी) SiC एपिटैक्सी क्षमता के आसपास प्रतिस्पर्धा कर रहे थे। सेमीकंडक्टर टुडे ने उस समय कई प्रतिनिधि प्रणालियों पर रिपोर्ट दी:

प्रतिनिधि SiC एपिटैक्सी उपकरण, 2013

इन प्रारंभिक प्रणालियों को चार समस्याओं को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया था: 6-इंच SiC एपिटेक्सी प्राप्त करना, एपिटैक्सियल परत की एकरूपता में सुधार करना, दोष घनत्व को कम करना और प्रारंभिक बिजली-डिवाइस व्यावसायीकरण की जरूरतों को पूरा करना।

जैसे-जैसे ईवी को अपनाया गया, ईवी चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर, सोलर-प्लस-स्टोरेज सिस्टम और औद्योगिक बिजली बाजारों का तेजी से विस्तार हुआ, उसी के अनुसार SiC उपकरणों की मांग बढ़ी - और एपिटैक्सी उपकरण छोटे-बैच आर एंड डी प्लेटफार्मों से बड़े पैमाने पर विनिर्माण के लिए निर्मित अगली पीढ़ी के सिस्टम में विकसित हुए। आज के प्रतिनिधि प्लेटफार्मों में शामिल हैं:

प्रतिनिधि SiC एपिटैक्सी उपकरण, आज

4-इंच से 8-इंच तक: वेफर स्केलिंग कैसे लागत में कटौती करती है और आउटपुट बढ़ाती है

SiC वेफर व्यास में प्रत्येक कदम - 4-इंच से 6-इंच तक, और अब 8-इंच की ओर - प्रति वेफर उत्पादन बढ़ाने और विनिर्माण लागत को कम करने के लिए मौजूद है, और उद्योग अब 6-इंच से 8-इंच संक्रमण के बीच में है।

2013 में, SiC उद्योग 4-इंच से 6-इंच वेफर्स की ओर बढ़ने पर जोर दे रहा था। क्री, डॉव कॉर्निंग, शोवा डेंको और नॉर्स्टेल सहित सभी कंपनियां उस समय अपनी 6-इंच SiC सब्सट्रेट और एपिटेक्सी क्षमता का विस्तार कर रही थीं। बड़े वेफर्स की ओर बढ़ने का लक्ष्य सीधा था: प्रति वेफर उत्पादन बढ़ाना, विनिर्माण लागत कम करना और उद्योग-व्यापी स्केलेबिलिटी में सुधार करना।

एक दशक से भी अधिक समय बाद, वही तर्क अब 6-इंच से 8-इंच में बदलाव ला रहा है। दुनिया की तीसरी सबसे बड़ी सिलिकॉन वेफर निर्माता ग्लोबलवेफर्स ने कहा है कि उद्योग-व्यापी 8-इंच SiC वेफर उत्पादन 2025-2026 तक तेजी से बढ़ेगा - एक ऐसा संक्रमण जिसे सिर्फ दो साल पहले अवास्तविक माना जाता था (ग्लोबलवेफर्स, 2023)। ओनसेमी और रेज़ोनैक ने इसी तरह 8-इंच SiC सबस्ट्रेट्स और एपिटैक्सियल वेफर्स (कंपाउंड सेमीकंडक्टर न्यूज़, 2024) को क्वालिफाई करने और रैंप करने के लिए 2025 का लक्ष्य रखा है।

जब SiC वेफर्स बड़े हो जाते हैं तो क्या परिवर्तन होता है?

जैसे-जैसे वेफर व्यास और गुणवत्ता की आवश्यकताएं बढ़ती हैं, विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान उपयोग की जाने वाली सामग्री और उपकरण घटक वेफर्स की तरह ही SiC की प्रगति के लिए निर्णायक बन गए हैं।

वेफर से परे: क्यों उपकरण घटक SiC चिप्स जितने महत्वपूर्ण हैं

SiC वेफर्स, MOSFETs और पावर मॉड्यूल पर सबसे अधिक ध्यान दिया जाता है, लेकिन एपिटेक्सी और क्रिस्टल-ग्रोथ रिएक्टरों के अंदर के उपकरण घटकों को समान रूप से चरम स्थितियों का सामना करना पड़ता है - और अकेले पारंपरिक ग्रेफाइट अब आज की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त नहीं है।

SiC उद्योग की चर्चाएँ तीन चीज़ों पर केंद्रित होती हैं: SiC वेफर्स, SiC MOSFETs, और पावर मॉड्यूल। व्यवहार में, इन्हें बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण घटक भी उतने ही महत्वपूर्ण हैं। एपिटेक्सी रिएक्टरों, क्रिस्टल ग्रोथ भट्टियों और अन्य उच्च तापमान अर्धचालक प्रक्रियाओं के अंदर, आंतरिक घटकों को इसका सामना करना होगा:

• अत्यंत उच्च तापमान वाला वातावरण

• H₂ और HCl जैसी संक्षारक प्रक्रिया गैसें

• वेफर को दूषित होने से बचाने के लिए सख्त सफाई आवश्यकताएँ

पारंपरिक ग्रेफाइट मजबूत थर्मल प्रदर्शन प्रदान करता है, लेकिन विस्तारित उपयोग से सतह के क्षरण, कण उत्पादन और छोटी सेवा जीवन का खतरा होता है - ये सभी सीधे तौर पर वेफर उपज और प्रक्रिया स्थिरता को खतरे में डालते हैं। यह वह अंतर है जिसे सीवीडी सीआईसी कोटिंग तकनीक ने तेजी से पाटने के लिए कदम बढ़ाया है।

सीवीडी एसआईसी कोटिंग: विश्वसनीय उच्च तापमान उपकरण के पीछे की तकनीक

SiC एपिटैक्सी और SiC कोटिंग दो अलग-अलग प्रौद्योगिकियां हैं जो अलग-अलग उद्देश्यों को पूरा करती हैं - एपिटैक्सी सेमीकंडक्टर सामग्री स्वयं बनाती है, जबकि CVD SiC कोटिंग इसे बनाने वाले उपकरणों की सुरक्षा करती है।

SiC एपिटैक्सी का उपयोग अर्धचालक सामग्री के निर्माण के लिए किया जाता है। इसके विपरीत, SiC CVD कोटिंग मुख्य रूप से अर्धचालक उपकरणों के महत्वपूर्ण आंतरिक घटकों पर लागू की जाती है, ताकि उच्च तापमान और संक्षारण के प्रति उनके प्रतिरोध में सुधार किया जा सके।

SiC एपिटैक्सी बनाम SiC कोटिंग: दो अलग-अलग तकनीकें 

ग्रेफाइट + SiC कम्पोजिट कैसे काम करता है

सीवीडी सीआईसी लेपित ग्रेफाइट घटक अब व्यापक रूप से सीआईसी एपिटैक्सी उपकरण, एमओसीवीडी उपकरण, एलईडी एपिटैक्सी उपकरण और आरटीपी/आरटीए थर्मल उपचार उपकरण में उपयोग किए जाते हैं। उच्च शुद्धता वाले ग्रेफाइट पर घनी SiC परत जमा करने से दोनों सामग्रियों की ताकत मिल जाती है:

ग्रेफाइट + SiC एक मिश्रित के रूप में क्यों काम करता है?

VETEK सेमीकंडक्टर के उन्नत SiC सामग्री समाधान

जैसे-जैसे तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक बड़े पैमाने पर बढ़ते जा रहे हैं, VETEK सेमीकंडक्टर तीन पूरक सामग्री समाधानों की आपूर्ति करता है - CVD SiC लेपित ग्रेफाइट, सॉलिड CVD SiC, और TaC कोटिंग्स - जो SiC विनिर्माण उपकरणों की विशिष्ट थर्मल और रासायनिक मांगों के लिए इंजीनियर किए गए हैं।

सीवीडी एसआईसी लेपित ग्रेफाइट घटक

VETEK के CVD SiC लेपित ग्रेफाइट घटकों का उपयोग SiC एपिटैक्सी ससेप्टर्स, MOCVD कैरियर्स, वेफर कैरियर्स, हाफमून कंपोनेंट्स और सेमीकंडक्टर थर्मल कंपोनेंट्स में किया जाता है।

• उच्च शुद्धता वाली SiC कोटिंग

• उत्कृष्ट तापीय एकरूपता

• उच्च तापमान स्थिरता

• मजबूत संक्षारण प्रतिरोध

SiC एपिटैक्सी, MOCVD और सेमीकंडक्टर थर्मल अनुप्रयोगों के लिए VETEK CVD SiC लेपित ग्रेफाइट घटक।

ठोस सीवीडी SiC घटक

उन्नत ईच और उच्च तापमान प्रक्रियाओं के लिए, सॉलिड सीवीडी SiC उच्च ग्रेड सामग्री प्रदर्शन प्रदान करता है। विशिष्ट अनुप्रयोगों में फोकस रिंग्स, आरटीपी/ईपीआई घटक और प्लाज्मा प्रक्रिया घटक शामिल हैं।

• सघन, गैर-छिद्रपूर्ण संरचना

• अत्यंत कम कण उत्पादन

• उत्कृष्ट प्लाज्मा प्रतिरोध

• लंबी सेवा जीवन

ठोस सीवीडी SiC फोकस रिंग और प्लाज्माउन्नत ईच और आरटीपी/ईपीआई अनुप्रयोगों के लिए प्रक्रिया घटक।

TaC कोटिंग समाधान

जैसे-जैसे SiC क्रिस्टल विकास तापमान में वृद्धि जारी है, टैंटलम कार्बाइड (TaC) कोटिंग्स अति-उच्च तापमान वाले तापीय क्षेत्रों के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री बन गई हैं। TaC उच्च तापमान स्थिरता, उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध और उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता प्रदान करता है - SiC क्रिस्टल विकास उपकरण, उच्च तापमान थर्मल क्षेत्र घटकों और तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक विनिर्माण वातावरण के लिए उपयुक्त।

TaC-लेपित हॉट-ज़ोन घटकों को अल्ट्रा-उच्च तापमान वाले SiC क्रिस्टल विकास के लिए इंजीनियर किया गया है।

साथ में, ये तीन उत्पाद लाइनें SiC विनिर्माण श्रृंखला में पाई जाने वाली विभिन्न थर्मल और रासायनिक मांगों को संबोधित करती हैं:

VETEK के तीन SiC सामग्री समाधान एक नज़र में

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

1. SiC एपिटैक्सी और SiC कोटिंग के बीच क्या अंतर है?

SiC एपिटैक्सी सेमीकंडक्टर वेफर्स और डिवाइस बनाने के लिए एक क्रिस्टलीय सिलिकॉन कार्बाइड परत विकसित करता है। SiC कोटिंग (CVD SiC) उपकरण घटकों को गर्मी और जंग से बचाने के लिए ग्रेफाइट या अन्य सबस्ट्रेट्स पर एक पतली, घनी SiC परत जमा करती है। वे एक ही विनिर्माण श्रृंखला के भीतर विभिन्न उद्देश्यों की पूर्ति करते हैं।

2. ग्रेफाइट को स्वयं उपयोग करने के बजाय SiC से लेपित क्यों किया जाता है?

नंगे ग्रेफाइट में उत्कृष्ट तापीय चालकता और स्थिरता होती है, लेकिन समय के साथ उच्च तापमान और H₂ और HCl जैसी गैसों के संपर्क में आने पर यह संक्षारित हो जाता है और कण उत्पन्न करता है। सघन सीवीडी SiC कोटिंग ग्रेफाइट के थर्मल प्रदर्शन को संरक्षित करते हुए कठोरता, रासायनिक प्रतिरोध और उच्च तापमान स्थिरता जोड़ती है।

3. सॉलिड सीवीडी SiC का उपयोग किसके लिए किया जाता है?

सॉलिड सीवीडी SiC एक पूरी तरह से सघन, गैर-छिद्रपूर्ण सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री है जिसका उपयोग उन्नत ईच और उच्च तापमान प्रक्रियाओं में किया जाता है, जिसमें फोकस रिंग, आरटीपी / ईपीआई घटक और प्लाज्मा प्रक्रिया भाग शामिल हैं - ऐसे अनुप्रयोग जिनके लिए बेहद कम कण उत्पादन और लंबी सेवा जीवन की आवश्यकता होती है।

4. SiC क्रिस्टल विकास को TaC कोटिंग्स की आवश्यकता क्यों है?

जैसे-जैसे SiC क्रिस्टल विकास प्रक्रियाएं उच्च तापमान की ओर बढ़ती हैं, गर्म-क्षेत्र घटकों को ऐसी सामग्री की आवश्यकता होती है जो ऑक्सीकरण का विरोध करती है और अत्यधिक गर्मी के तहत रासायनिक रूप से स्थिर रहती है। TaC कोटिंग्स अकेले ग्रेफाइट की तुलना में उच्च तापमान स्थिरता प्रदान करती हैं, जो उन्हें SiC क्रिस्टल विकास भट्टियों और उच्च तापमान थर्मल क्षेत्र घटकों के लिए उपयुक्त बनाती है।

5. उद्योग 6-इंच से 8-इंच SiC वेफर्स की ओर क्यों बढ़ रहा है?

बड़े वेफर्स से प्रति वेफर डाइज़ की संख्या बढ़ जाती है, जिससे प्रति चिप विनिर्माण लागत कम हो जाती है और स्केलेबिलिटी में सुधार होता है। वेफर निर्माता और चिप निर्माता अब ईवी, नवीकरणीय ऊर्जा और औद्योगिक पावर इलेक्ट्रॉनिक्स की बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए 8-इंच SiC सब्सट्रेट और एपिटैक्सियल वेफर्स को योग्य बना रहे हैं।

सारांश: SiC विनिर्माण ने प्रक्रिया क्षमता प्रतिस्पर्धा के युग में प्रवेश किया है

SiC उद्योग का परिभाषित प्रश्न बदल गया है - क्या सामग्री का व्यवसायीकरण किया जा सकता है, से लेकर इसे कितनी कुशलतापूर्वक, सफाई से और लगातार बड़े पैमाने पर निर्मित किया जा सकता है।

2013 में, उद्योग का केंद्रीय प्रश्न यह था कि क्या SiC का व्यावसायीकरण किया जा सकता है। आज, एक दशक से भी अधिक समय के बाद, यह प्रश्न बन गया है: SiC उत्पादों को उच्च दक्षता, कम दोष और अधिक स्थिरता के साथ कैसे निर्मित किया जा सकता है?

जैसे-जैसे SiC उद्योग का विस्तार जारी है, बड़े वेफर व्यास, उन्नत एपिटैक्सी तकनीक और अनुकूलित विनिर्माण उपकरण उद्योग विकास की मुख्य दिशाएँ बने हुए हैं। साथ ही, उच्च शुद्धता वाली सीवीडी सीआईसी कोटिंग्स, सॉलिड सीवीडी सीआईसी और टीएसी सामग्री सेमीकंडक्टर विनिर्माण स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकियां बन रही हैं।

VETEK सेमीकंडक्टर उन्नत सेमीकंडक्टर सामग्रियों पर केंद्रित रहता है, जो SiC एपिटैक्सी, क्रिस्टल विकास और उच्च तापमान सेमीकंडक्टर विनिर्माण के लिए विश्वसनीय सामग्री समाधान प्रदान करता है - सेमीकंडक्टर उद्योग की अगली पीढ़ी का समर्थन करता है।

VETEK सेमीकंडक्टर के बारे में

VETEK सेमीकंडक्टर SiC एपिटैक्सी, MOCVD, क्रिस्टल ग्रोथ और उच्च तापमान वाले सेमीकंडक्टर उपकरण के लिए CVD SiC लेपित ग्रेफाइट, सॉलिड CVD SiC और TaC कोटिंग घटकों का डिजाइन और निर्माण करता है। यह लेख VETEK की सामग्री इंजीनियरिंग टीम द्वारा तैयार किया गया था, जो सेमीकंडक्टर टुडे की उद्योग रिपोर्टिंग और वर्तमान SiC वेफर बाजार विश्लेषण पर आधारित है, और VETEK के SiC विनिर्माण लाइनों में घटकों की आपूर्ति करने के प्रत्यक्ष अनुभव को दर्शाता है।

संदर्भित स्रोत: सेमीकंडक्टर टुडे (2013 उद्योग फीचर); ग्लोबलवेफर्स सार्वजनिक वक्तव्य (2023); कंपाउंड सेमीकंडक्टर समाचार (2024); पाटस्नैप यूरेका SiC वेफर मूल्य विश्लेषण (2025)। VETEK उत्पादों के आंकड़े और उपकरण विनिर्देश आंतरिक उत्पाद दस्तावेज़ीकरण पर आधारित हैं।