सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सी की सामग्री

रासायनिक सूत्र SIC के साथ सिलिकॉन कार्बाइड, सिलिकॉन (SI) और कार्बन (C) तत्वों के बीच मजबूत सहसंयोजक बंधनों द्वारा गठित एक यौगिक अर्धचालक सामग्री है। अपने उत्कृष्ट भौतिक और रासायनिक गुणों के साथ, यह कई औद्योगिक क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से मांग वाले अर्धचालक विनिर्माण प्रक्रिया में।

Ⅰ। सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी) के कोर भौतिक गुण

SIC के भौतिक गुणों को समझना इसके आवेदन मूल्य को समझने का आधार है:

1) उच्च कठोरता:

SIC की Mohs कठोरता लगभग 9-9.5 है, जो केवल हीरे के लिए दूसरा है। इसका मतलब है कि इसमें उत्कृष्ट पहनने और खरोंच प्रतिरोध है।

अनुप्रयोग मूल्य: अर्धचालक प्रसंस्करण में, इसका मतलब है कि SIC (जैसे कि रोबोटिक हथियार, चक, पीस डिस्क) से बने भागों में एक लंबा जीवन होता है, पहनने के कारण कण पीढ़ी को कम करते हैं, और इस तरह प्रक्रिया की स्वच्छता और स्थिरता में सुधार करते हैं।

2) उत्कृष्ट थर्मल गुण:

● उच्च तापीय चालकता: 

SIC की थर्मल चालकता पारंपरिक सिलिकॉन सामग्री और कई धातुओं (कमरे के तापमान पर 300−490w/(M) के) तक, इसके क्रिस्टल रूप और शुद्धता के आधार पर) की तुलना में बहुत अधिक है।

अनुप्रयोग मूल्य: यह जल्दी और कुशलता से गर्मी को फैला सकता है। यह उच्च-शक्ति सेमीकंडक्टर उपकरणों की गर्मी अपव्यय के लिए महत्वपूर्ण है, जो डिवाइस को ओवरहीटिंग और विफलता से रोक सकता है, और डिवाइस की विश्वसनीयता और प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। प्रक्रिया उपकरणों में, जैसे हीटर या शीतलन प्लेट, उच्च तापीय चालकता तापमान एकरूपता और तेजी से प्रतिक्रिया सुनिश्चित करती है।

● कम थर्मल विस्तार गुणांक: SIC में एक विस्तृत तापमान सीमा पर थोड़ा आयामी परिवर्तन होता है।

अनुप्रयोग मूल्य: अर्धचालक प्रक्रियाओं में जो कठोर तापमान परिवर्तन (जैसे कि तेजी से थर्मल एनीलिंग) का अनुभव करते हैं, एसआईसी भागों को अपने आकार और आयामी सटीकता को बनाए रख सकते हैं, थर्मल बेमेल के कारण तनाव और विरूपण को कम कर सकते हैं, और प्रसंस्करण सटीकता और डिवाइस की उपज सुनिश्चित करते हैं।

● उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता: SIC उच्च तापमान पर अपनी संरचना और प्रदर्शन स्थिरता को बनाए रख सकता है, और एक अक्रिय वातावरण में 1600 ∘c या उससे भी अधिक तापमान का सामना कर सकता है।

अनुप्रयोग मूल्य: उच्च तापमान प्रक्रिया वातावरण जैसे कि एपिटैक्सियल ग्रोथ, ऑक्सीकरण, प्रसार, आदि के लिए उपयुक्त है, और अन्य पदार्थों के साथ विघटित या प्रतिक्रिया करना आसान नहीं है।

● अच्छा थर्मल शॉक रेजिस्टेंस: क्रैकिंग या क्षति के बिना तेजी से तापमान में बदलाव का सामना करने में सक्षम।

अनुप्रयोग मूल्य: एसआईसी घटक प्रक्रिया चरणों में अधिक टिकाऊ होते हैं जिनके लिए तेजी से तापमान में वृद्धि और गिरावट की आवश्यकता होती है।

3） बेहतर विद्युत गुण (विशेष रूप से अर्धचालक उपकरणों के लिए):

● वाइड बैंडगैप: SIC का बैंडगैप सिलिकॉन (SI) की तुलना में लगभग तीन गुना है (उदाहरण के लिए, 4H-SIC लगभग 3.26EV है और SI लगभग 1.12EV है)।

अनुप्रयोग मूल्य:

उच्च ऑपरेटिंग तापमान: विस्तृत बैंडगैप एसआईसी उपकरणों की आंतरिक वाहक एकाग्रता को अभी भी उच्च तापमान पर बहुत कम बनाता है, इसलिए यह सिलिकॉन उपकरणों (300∘c या अधिक तक) की तुलना में तापमान पर संचालित हो सकता है।

उच्च ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फील्ड: SIC की ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फील्ड स्ट्रेंथ सिलिकॉन की तुलना में लगभग 10 गुना है। इसका मतलब यह है कि एक ही वोल्टेज प्रतिरोध स्तर पर, एसआईसी उपकरणों को पतला बनाया जा सकता है और बहाव क्षेत्र प्रतिरोध छोटा होता है, जिससे चालन नुकसान कम होता है।

मजबूत विकिरण प्रतिरोध: विस्तृत बैंडगैप भी इसे बेहतर विकिरण प्रतिरोध बनाता है और एयरोस्पेस जैसे विशेष वातावरण के लिए उपयुक्त है।

● उच्च संतृप्ति इलेक्ट्रॉन बहाव वेग: SIC का संतृप्ति इलेक्ट्रॉन बहाव वेग सिलिकॉन से दोगुना है।

अनुप्रयोग मूल्य: यह SIC उपकरणों को उच्च स्विचिंग आवृत्तियों पर संचालित करने में सक्षम बनाता है, जो सिस्टम में इंडक्टर्स और कैपेसिटर जैसे निष्क्रिय घटकों की मात्रा और वजन को कम करने और सिस्टम पावर घनत्व में सुधार करने के लिए फायदेमंद है।

4） उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता:

SIC में मजबूत संक्षारण प्रतिरोध होता है और कमरे के तापमान पर अधिकांश एसिड, ठिकानों या पिघले हुए लवण के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। यह केवल उच्च तापमान पर कुछ मजबूत ऑक्सीडेंट या पिघले हुए ठिकानों के साथ प्रतिक्रिया करता है।

अनुप्रयोग मूल्य: सेमीकंडक्टर वेट नक़्क़ाशी और सफाई जैसे संक्षारक रसायनों से जुड़ी प्रक्रियाओं में, एसआईसी घटक (जैसे कि नाव, पाइप और नलिका) में लंबे समय तक सेवा जीवन और संदूषण का कम जोखिम होता है। प्लाज्मा नक़्क़ाशी जैसी शुष्क प्रक्रियाओं में, प्लाज्मा के लिए इसकी सहिष्णुता भी कई पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में बेहतर है।

5）उच्च शुद्धता (उच्च शुद्धता प्राप्त करने योग्य):

उच्च शुद्धता वाले SIC सामग्री को रासायनिक वाष्प जमाव (CVD) जैसे तरीकों से तैयार किया जा सकता है।

उपयोगकर्ता मूल्य: अर्धचालक विनिर्माण में, सामग्री शुद्धता महत्वपूर्ण है, और कोई भी अशुद्धता डिवाइस के प्रदर्शन और उपज को प्रभावित कर सकती है। उच्च शुद्धता वाले SIC घटक सिलिकॉन वेफर्स या प्रक्रिया वातावरण के संदूषण को कम करते हैं।

Ⅱ। एपिटैक्सियल सब्सट्रेट के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी) का अनुप्रयोग

SIC सिंगल क्रिस्टल वेफर्स उच्च-प्रदर्शन SIC बिजली उपकरणों (जैसे MOSFET, JFET, SBD) और गैलियम नाइट्राइड (GAN) RF/पावर डिवाइस के निर्माण के लिए प्रमुख सब्सट्रेट सामग्री हैं।

विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य और उपयोग:

1) sic-on-sic epitaxy:

उपयोग करें: एक उच्च शुद्धता वाले SIC सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट पर, विशिष्ट डोपिंग और मोटाई के साथ एक SIC एपिटैक्सियल परत को रासायनिक वाष्प एपिटैक्सी (CVD) द्वारा SIC बिजली उपकरणों के सक्रिय क्षेत्र का निर्माण करने के लिए उगाया जाता है।

अनुप्रयोग मूल्य: एसआईसी सब्सट्रेट की उत्कृष्ट थर्मल चालकता डिवाइस को गर्मी को फैलाने में मदद करती है, और विस्तृत बैंडगैप विशेषताएं डिवाइस को उच्च वोल्टेज, उच्च तापमान और उच्च आवृत्ति संचालन का सामना करने में सक्षम बनाती हैं। यह SIC बिजली उपकरणों को नए ऊर्जा वाहनों (इलेक्ट्रिक कंट्रोल, चार्जिंग पाइल्स), फोटोवोल्टिक इनवर्टर, इंडस्ट्रियल मोटर ड्राइव, स्मार्ट ग्रिड और अन्य क्षेत्रों में अच्छा प्रदर्शन करता है, जिससे सिस्टम दक्षता में काफी सुधार होता है और उपकरण के आकार और वजन को कम किया जाता है।

2) गण-ऑन-एसआईसी एपिटैक्सी:

उपयोग: SIC सब्सट्रेट उच्च गुणवत्ता वाले GAN एपिटैक्सियल लेयर्स (विशेष रूप से उच्च-आवृत्ति, उच्च-शक्ति वाले RF उपकरणों जैसे HEMTs) के लिए आदर्श हैं, जो GAN (नीलम और सिलिकॉन की तुलना में) और अत्यधिक उच्च तापीय चालकता के साथ मिलान करने के कारण हैं।

अनुप्रयोग मूल्य: एसआईसी सब्सट्रेट उपकरणों की विश्वसनीयता और प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए ऑपरेशन के दौरान GAN उपकरणों द्वारा उत्पन्न गर्मी की एक बड़ी मात्रा का संचालन कर सकते हैं। यह गान-ऑन-एसआईसी उपकरणों को 5 जी संचार बेस स्टेशनों, रडार सिस्टम, इलेक्ट्रॉनिक काउंटरमेशर्स और अन्य क्षेत्रों में अपूरणीय लाभ देता है।

Ⅲ। कोटिंग के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी) का अनुप्रयोग

SIC कोटिंग्स को आमतौर पर सब्सट्रेट, सिरेमिक या धातुओं जैसे सब्सट्रेट की सतह पर जमा किया जाता है, जो कि सब्सट्रेट SIC उत्कृष्ट गुण देने के लिए CVD विधि द्वारा होता है।

विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य और उपयोग:

1) प्लाज्मा नक़्क़ाशी उपकरण घटक:

घटकों के उदाहरण: शावरहेड्स, चैम्बर लाइनर, ईएससी सतहों, फोकस रिंग्स, ईच विंडो।

उपयोग: एक प्लाज्मा वातावरण में, इन घटकों को उच्च-ऊर्जा आयनों और संक्षारक गैसों द्वारा बमबारी की जाती है। एसआईसी कोटिंग्स इन महत्वपूर्ण घटकों को उनकी उच्च कठोरता, उच्च रासायनिक स्थिरता और प्लाज्मा कटाव के प्रतिरोध के साथ क्षति से बचाते हैं।

अनुप्रयोग मूल्य: घटक जीवन का विस्तार करें, घटक कटाव द्वारा उत्पन्न कणों को कम करें, प्रक्रिया स्थिरता और पुनरावृत्ति में सुधार करें, रखरखाव की लागत और डाउनटाइम को कम करें, और वेफर प्रसंस्करण की सफाई सुनिश्चित करें।

2) एपिटैक्सियल ग्रोथ इक्विपमेंट घटक:

घटकों के उदाहरण: सस्पेक्टर्स/वेफर वाहक, हीटर तत्व।

उपयोग: उच्च तापमान में, उच्च-शुद्धता वाले एपिटैक्सियल ग्रोथ वातावरण में, एसआईसी कोटिंग्स (आमतौर पर उच्च शुद्धता वाले एसआईसी) प्रक्रिया गैसों या अशुद्धियों की रिहाई के साथ प्रतिक्रिया को रोकने के लिए उत्कृष्ट उच्च तापमान स्थिरता और रासायनिक जड़ता प्रदान कर सकते हैं।

अनुप्रयोग मूल्य: एपिटैक्सियल परत की गुणवत्ता और शुद्धता सुनिश्चित करें, तापमान एकरूपता में सुधार करें और सटीकता को नियंत्रित करें।

3) अन्य प्रक्रिया उपकरण घटक:

घटक उदाहरण: MOCVD उपकरणों के ग्रेफाइट डिस्क, SIC लेपित नावों (प्रसार/ऑक्सीकरण के लिए नाव)।

उपयोग: संक्षारण-प्रतिरोधी, उच्च तापमान-प्रतिरोधी, उच्च शुद्धता वाले सतहों को प्रदान करें।

अनुप्रयोग मूल्य: प्रक्रिया विश्वसनीयता और घटक जीवन में सुधार करें।

Ⅳ। अन्य विशिष्ट उत्पाद घटकों (अन्य विशिष्ट उत्पाद घटकों) के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी) का अनुप्रयोग

एक सब्सट्रेट और कोटिंग होने के अलावा, एसआईसी को भी अपने उत्कृष्ट व्यापक प्रदर्शन के कारण सीधे विभिन्न सटीक घटकों में संसाधित किया जाता है।

विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य और उपयोग:

1) वेफर हैंडलिंग और ट्रांसफर घटकों:

घटकों के उदाहरण: रोबोट एंड इफ़ेक्टर्स, वैक्यूम चक, एज ग्रिप्स, लिफ्ट पिन।

उपयोग करें: इन घटकों को यह सुनिश्चित करने के लिए उच्च कठोरता, उच्च पहनने के प्रतिरोध, कम थर्मल विस्तार और उच्च शुद्धता की आवश्यकता होती है कि कोई कण उत्पन्न नहीं होते हैं, कोई वेफर खरोंच नहीं होता है, और तापमान में परिवर्तन के कारण कोई विरूपण नहीं होता है जब वेफर्स को उच्च गति और उच्च परिशुद्धता पर परिवहन करते हैं।

अनुप्रयोग मूल्य: वेफर ट्रांसमिशन की विश्वसनीयता और स्वच्छता में सुधार करें, वेफर क्षति को कम करें, और स्वचालित उत्पादन लाइनों के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करें।

2) उच्च तापमान प्रक्रिया उपकरण संरचनात्मक भाग:

घटकों के उदाहरण: प्रसार/ऑक्सीकरण, नाव/कैंटिलीवर, थर्मोकपल सुरक्षा ट्यूब, नोजल के लिए भट्ठी ट्यूब।

अनुप्रयोग: SIC की उच्च तापमान शक्ति, थर्मल शॉक प्रतिरोध, रासायनिक जड़ता और कम प्रदूषण विशेषताओं का उपयोग करें।

अनुप्रयोग मूल्य: उच्च तापमान ऑक्सीकरण, प्रसार, एनीलिंग और अन्य प्रक्रियाओं में एक स्थिर प्रक्रिया वातावरण प्रदान करें, उपकरण जीवन का विस्तार करें और रखरखाव को कम करें।

3) सटीक सिरेमिक घटक:

घटक उदाहरण: बीयरिंग, सील, गाइड, लैपिंग प्लेट्स।

अनुप्रयोग: SIC की उच्च कठोरता, पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और आयामी स्थिरता का उपयोग करें।

अनुप्रयोग मूल्य: कुछ यांत्रिक घटकों में उत्कृष्ट प्रदर्शन जिसमें उच्च परिशुद्धता, लंबे जीवन और कठोर वातावरण के लिए प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, जैसे कि सीएमपी (रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग) उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले कुछ घटक।

4) ऑप्टिकल घटक:

घटक उदाहरण: यूवी/एक्स-रे ऑप्टिक्स, ऑप्टिकल विंडो के लिए दर्पण।

उपयोग: SIC की उच्च कठोरता, कम थर्मल विस्तार, उच्च तापीय चालकता और पॉलिशबिलिटी इसे बड़े पैमाने पर, उच्च-स्थिरता दर्पण (विशेष रूप से अंतरिक्ष दूरबीन या सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोतों में) के निर्माण के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती है।

अनुप्रयोग मूल्य: चरम परिस्थितियों में उत्कृष्ट ऑप्टिकल प्रदर्शन और आयामी स्थिरता प्रदान करता है।