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चित्रा 1. एसआईसी-लेपित ग्रेफाइट सस्पेक्टर
वेफर मैन्युफैक्चरिंग प्रक्रिया के दौरान, हमें उपकरणों के निर्माण को सुविधाजनक बनाने के लिए कुछ वेफर सब्सट्रेट पर एक एपिटैक्सियल परत का निर्माण करने की आवश्यकता है। एपिटैक्सी एक एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट पर एक नए एकल क्रिस्टल को उगाने की प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसे काटने, पीसने और चमकाने के द्वारा सावधानीपूर्वक संसाधित किया गया है। नया सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट, या एक अलग सामग्री (होमोपिटैक्सियल या हेटेरोएपिटैक्सियल) के समान सामग्री हो सकती है। चूंकि नई एकल क्रिस्टल परत सब्सट्रेट क्रिस्टल चरण के साथ बढ़ती है, इसलिए इसे एक एपिटैक्सियल लेयर कहा जाता है, और डिवाइस निर्माण को एपिटैक्सियल लेयर पर किया जाता है।
उदाहरण के लिए, एगौणएलईडी प्रकाश उत्सर्जक उपकरणों के लिए एक सिलिकॉन सब्सट्रेट पर परत तैयार की जाती है; एसिसक एपिटैक्सियलसीबीडी, एमओएसएफईटी और अन्य उपकरणों के निर्माण के लिए एक प्रवाहकीय एसआईसी सब्सट्रेट पर परत उगाई जाती है; एक GAN एपिटैक्सियल लेयर का निर्माण एक अर्ध-संपन्न SIC सब्सट्रेट पर किया जाता है, जो संचार जैसे रेडियो आवृत्ति अनुप्रयोगों में HEMT जैसे उपकरणों का निर्माण करने के लिए संचार जैसे उपकरणों को आगे बढ़ाता है। एसआईसी एपिटैक्सियल सामग्री और पृष्ठभूमि वाहक एकाग्रता की मोटाई जैसे पैरामीटर सीधे एसआईसी उपकरणों के विभिन्न विद्युत गुणों को निर्धारित करते हैं। इस प्रक्रिया में, हम रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) उपकरण के बिना नहीं कर सकते।
चित्रा 2। एपिटैक्सियल फिल्म ग्रोथ मोड
सीवीडी उपकरण में, हम सब्सट्रेट को सीधे धातु पर या केवल एपिटैक्सियल बयान के लिए एक आधार पर नहीं रख सकते हैं, क्योंकि इसमें गैस प्रवाह की दिशा (क्षैतिज, ऊर्ध्वाधर), तापमान, दबाव, निर्धारण और दूषित पदार्थ जैसे कई कारक शामिल हैं। इसलिए, हमें एक सस्पेक्टर का उपयोग करने की आवश्यकता है (वफ़र वाहक) सब्सट्रेट को एक ट्रे पर रखने के लिए और उस पर एपिटैक्सियल बयान करने के लिए सीवीडी तकनीक का उपयोग करें। यह सूस्विनर एसआईसी-लेपित ग्रेफाइट सूसप्लेर (जिसे ट्रे भी कहा जाता है) है।
2.1 MOCVD उपकरणों में SIC कोटेड ग्रेफाइट सूस्विनर का अनुप्रयोग
SIC- लेपित ग्रेफाइट सस्पेक्टर में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता हैधातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (MOCVD) उपकरणसिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट का समर्थन और गर्म करने के लिए। इस सूसोसेप्टर की थर्मल स्थिरता और थर्मल एकरूपता एपिटैक्सियल सामग्रियों की गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण है, इसलिए इसे MOCVD उपकरणों में एक अपरिहार्य मुख्य घटक माना जाता है। धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (MOCVD) प्रौद्योगिकी वर्तमान में व्यापक रूप से नीले एल ई डी में गान पतली फिल्मों के एपिटैक्सियल विकास में उपयोग की जाती है क्योंकि इसमें सरल संचालन, नियंत्रणीय विकास दर और उच्च शुद्धता के फायदे हैं।
MOCVD उपकरणों में मुख्य घटकों में से एक के रूप में, Vetek सेमीकंडक्टर ग्रेफाइट सुस्पष्ट व्यक्ति एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट का समर्थन और गर्म करने के लिए जिम्मेदार है, जो सीधे पतली फिल्म सामग्री की एकरूपता और शुद्धता को प्रभावित करता है, और इस प्रकार एपिटैक्सियल वेफर्स की तैयारी की गुणवत्ता से संबंधित है। जैसे -जैसे उपयोगों की संख्या बढ़ती है और काम करने का माहौल बदल जाता है, ग्रेफाइट सूस्वियों को पहनने के लिए प्रवण होता है और इसलिए इसे उपभोग्य के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।
2.2। एसआईसी कोटेड ग्रेफाइट की विशेषताएं
MOCVD उपकरणों की जरूरतों को पूरा करने के लिए, ग्रेफाइट सूसोसेक के लिए आवश्यक कोटिंग में निम्नलिखित मानकों को पूरा करने के लिए विशिष्ट विशेषताएं होनी चाहिए:
✔ अच्छा कवरेज: एसआईसी कोटिंग को पूरी तरह से सूसप्लेर को कवर करना चाहिए और एक संक्षारक गैस वातावरण में क्षति को रोकने के लिए घनत्व का एक उच्च स्तर होना चाहिए।
✔ उच्च संबंध शक्ति: कोटिंग को दृढ़ता से सूसोसेप्टर से बंधना चाहिए और कई उच्च तापमान और कम-तापमान चक्रों के बाद गिरना आसान नहीं है।
✔ अच्छा रासायनिक स्थिरता: उच्च तापमान और संक्षारक वायुमंडल में विफलता से बचने के लिए कोटिंग में अच्छी रासायनिक स्थिरता होनी चाहिए।
2.3 मैचिंग ग्रेफाइट और सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री में कठिनाइयाँ और चुनौतियां
सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी) अपने फायदे जैसे कि संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापीय चालकता, थर्मल शॉक प्रतिरोध और अच्छे रासायनिक स्थिरता जैसे फायदों के कारण जीएएन एपिटैक्सियल वायुमंडल में अच्छा प्रदर्शन करता है। इसका थर्मल विस्तार गुणांक ग्रेफाइट के समान है, जिससे यह ग्रेफाइट सूसोसेप्टर कोटिंग्स के लिए पसंदीदा सामग्री बन जाता है।
हालांकि, आखिरकार,ग्रेफाइटऔरसिलिकन कार्बाइडदो अलग -अलग सामग्री हैं, और अभी भी ऐसी परिस्थितियां होंगी जहां कोटिंग में एक छोटी सेवा जीवन है, गिरना आसान है, और विभिन्न थर्मल विस्तार गुणांक के कारण लागत में वृद्धि होती है।
3.1। सामान्य प्रकार के sic
वर्तमान में, सामान्य प्रकार के एसआईसी में 3 सी, 4 एच और 6 एच शामिल हैं, और विभिन्न प्रकार के एसआईसी विभिन्न उद्देश्यों के लिए उपयुक्त हैं। उदाहरण के लिए, 4H-SIC उच्च-शक्ति वाले उपकरणों के निर्माण के लिए उपयुक्त है, 6H-SIC अपेक्षाकृत स्थिर है और इसका उपयोग ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों के लिए किया जा सकता है, और 3C-SIC का उपयोग GAN एपिटैक्सियल लेयर्स को तैयार करने और GAN के समान संरचना के कारण SIC-GAN RF उपकरणों का निर्माण करने के लिए किया जा सकता है। 3C-SIC को आमतौर पर β-SIC के रूप में भी जाना जाता है, जो मुख्य रूप से पतली फिल्मों और कोटिंग सामग्री के लिए उपयोग किया जाता है। इसलिए, β-SIC वर्तमान में कोटिंग्स के लिए मुख्य सामग्रियों में से एक है।
3.2।सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगतैयारी विधि
सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग्स की तैयारी के लिए कई विकल्प हैं, जिनमें जेल-सोल विधि, छिड़काव विधि, आयन बीम छिड़काव विधि, रासायनिक वाष्प प्रतिक्रिया विधि (सीवीआर) और रासायनिक वाष्प बयान विधि (सीवीडी) शामिल हैं। उनमें से, रासायनिक वाष्प जमाव विधि (सीवीडी) वर्तमान में एसआईसी कोटिंग्स तैयार करने के लिए मुख्य तकनीक है। यह विधि गैस चरण प्रतिक्रिया के माध्यम से सब्सट्रेट की सतह पर एसआईसी कोटिंग्स जमा करती है, जिसमें कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच घनिष्ठ संबंध के फायदे हैं, जो सब्सट्रेट सामग्री के ऑक्सीकरण प्रतिरोध और अपघटन प्रतिरोध में सुधार करता है।
उच्च तापमान वाले सिन्टरिंग विधि, एम्बेडिंग पाउडर में ग्रेफाइट सब्सट्रेट को रखकर और इसे एक अक्रिय वातावरण के तहत उच्च तापमान पर sintering करके, अंत में सब्सट्रेट की सतह पर एक SIC कोटिंग बनाता है, जिसे एम्बेडिंग विधि कहा जाता है। यद्यपि यह विधि सरल है और कोटिंग को सब्सट्रेट के लिए कसकर बंधुआ है, मोटाई की दिशा में कोटिंग की एकरूपता खराब है, और छेद दिखाई देने के लिए प्रवण हैं, जो ऑक्सीकरण प्रतिरोध को कम करता है।
✔ छिड़काव विधिग्रेफाइट सब्सट्रेट की सतह पर तरल कच्चे माल का छिड़काव करना शामिल है, और फिर एक कोटिंग बनाने के लिए एक विशिष्ट तापमान पर कच्चे माल को एकजुट करना। यद्यपि यह विधि कम लागत वाली है, कोटिंग सब्सट्रेट के लिए कमजोर रूप से बंधी है, और कोटिंग में खराब एकरूपता, पतली मोटाई और खराब ऑक्सीकरण प्रतिरोध है, और आमतौर पर अतिरिक्त उपचार की आवश्यकता होती है।
✔ आयन बीम छिड़काव तकनीकएक ग्रेफाइट सब्सट्रेट की सतह पर पिघला हुआ या आंशिक रूप से पिघला हुआ सामग्री स्प्रे करने के लिए एक आयन बीम बंदूक का उपयोग करता है, जो तब कोटिंग बनाने के लिए जम जाता है और बॉन्ड करता है। हालांकि ऑपरेशन सरल है और अपेक्षाकृत घने सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग का उत्पादन कर सकता है, कोटिंग को तोड़ना आसान है और इसमें खराब ऑक्सीकरण प्रतिरोध होता है। इसका उपयोग आमतौर पर उच्च गुणवत्ता वाले एसआईसी समग्र कोटिंग्स तैयार करने के लिए किया जाता है।
✔ सोल-जेल विधि, इस विधि में एक समान और पारदर्शी सोल समाधान तैयार करना, इसे सब्सट्रेट की सतह पर लागू करना और फिर कोटिंग बनाने के लिए सूखने और सिंटरिंग करना शामिल है। यद्यपि ऑपरेशन सरल है और लागत कम है, तैयार कोटिंग में कम थर्मल शॉक प्रतिरोध होता है और क्रैकिंग का खतरा होता है, इसलिए इसकी एप्लिकेशन रेंज सीमित है।
✔ रासायनिक वाष्प प्रतिक्रिया प्रौद्योगिकी (सीवीआर): CVR SIO वाष्प उत्पन्न करने के लिए SI और SiO2 पाउडर का उपयोग करता है, और कार्बन सामग्री सब्सट्रेट की सतह पर रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा एक SIC कोटिंग बनाता है। हालांकि एक कसकर बंधे कोटिंग तैयार की जा सकती है, एक उच्च प्रतिक्रिया तापमान की आवश्यकता होती है और लागत अधिक होती है।
✔ रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी): CVD वर्तमान में SIC कोटिंग्स तैयार करने के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीक है, और SIC कोटिंग्स सब्सट्रेट की सतह पर गैस चरण प्रतिक्रियाओं द्वारा बनाई जाती हैं। इस विधि द्वारा तैयार की गई कोटिंग सब्सट्रेट के लिए निकटता से बंधी हुई है, जो सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण प्रतिरोध और अपघटन प्रतिरोध में सुधार करती है, लेकिन एक लंबे समय तक समय की आवश्यकता होती है, और प्रतिक्रिया गैस विषाक्त हो सकती है।
चित्रा 3. केमिकल वाष्प डिपोस्टियन आरेख
SIC लेपित ग्रेफाइट सब्सट्रेट बाजार में, विदेशी निर्माताओं ने पहले शुरू किया, स्पष्ट अग्रणी लाभ और एक उच्च बाजार हिस्सेदारी के साथ। अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, नीदरलैंड में XyCard, जर्मनी में SGL, जापान में Toyo Tanso, और संयुक्त राज्य अमेरिका में MEMC मुख्यधारा के आपूर्तिकर्ता हैं, और वे मूल रूप से अंतर्राष्ट्रीय बाजार का एकाधिकार करते हैं। हालांकि, चीन अब ग्रेफाइट सब्सट्रेट की सतह पर समान रूप से बढ़ते एसआईसी कोटिंग्स की मुख्य तकनीक के माध्यम से टूट गया है, और इसकी गुणवत्ता को घरेलू और विदेशी ग्राहकों द्वारा सत्यापित किया गया है। इसी समय, इसकी कीमत में कुछ प्रतिस्पर्धी लाभ भी हैं, जो एसआईसी कोटेड ग्रेफाइट सब्सट्रेट के उपयोग के लिए MOCVD उपकरण की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।
वेटेक सेमीकंडक्टर के क्षेत्र में अनुसंधान और विकास में लगे हुए हैंसीसी कोटिंग्स20 से अधिक वर्षों के लिए। इसलिए, हमने एसजीएल के रूप में एक ही बफर लेयर तकनीक लॉन्च की है। विशेष प्रसंस्करण तकनीक के माध्यम से, सेवा जीवन को दो बार से अधिक बढ़ाने के लिए ग्रेफाइट और सिलिकॉन कार्बाइड के बीच एक बफर परत को जोड़ा जा सकता है।
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