टैंटलम कार्बाइड (TaC) कोटिंग SiC सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ में सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) कोटिंग से बेहतर क्यों है? - वीटेक सेमीकंडक्टर

जैसा कि हम सभी जानते हैं, एसआईसी सिंगल क्रिस्टल, उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक सामग्री के रूप में, अर्धचालक प्रसंस्करण और संबंधित क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण स्थिति पर कब्जा कर लेता है। एक उपयुक्त की आवश्यकता के अलावा, SIC सिंगल क्रिस्टल उत्पादों की गुणवत्ता और उपज में सुधार करने के लिएएकल क्रिस्टल विकास प्रक्रिया2400℃ से अधिक के एकल क्रिस्टल विकास तापमान के कारण, प्रक्रिया उपकरण, विशेष रूप से SiC एकल क्रिस्टल विकास के लिए आवश्यक ग्रेफाइट ट्रे और SiC एकल क्रिस्टल विकास भट्टी और अन्य संबंधित ग्रेफाइट भागों में ग्रेफाइट क्रूसिबल की सफाई के लिए बेहद कठोर आवश्यकताएं हैं। . 

इन ग्रेफाइट भागों द्वारा SiC सिंगल क्रिस्टल में लाई गई अशुद्धियों को पीपीएम स्तर से नीचे नियंत्रित किया जाना चाहिए। इसलिए, इन ग्रेफाइट भागों की सतह पर एक उच्च तापमान प्रतिरोधी प्रदूषण-विरोधी कोटिंग तैयार की जानी चाहिए। अन्यथा, अपनी कमजोर अंतर-क्रिस्टलीय बंधन शक्ति और अशुद्धियों के कारण, ग्रेफाइट आसानी से SiC एकल क्रिस्टल को दूषित कर सकता है।

TAC सिरेमिक में 3880 ° C, उच्च कठोरता (Mohs Hastness 9-10), बड़ी तापीय चालकता (22w · m का पिघलने बिंदु होता है^-1· K^-1), और छोटे तापीय विस्तार गुणांक (6.6×10^-6K^-1)। वे उत्कृष्ट थर्मोकेमिकल स्थिरता और उत्कृष्ट भौतिक गुणों का प्रदर्शन करते हैं, और ग्रेफाइट के साथ अच्छे रासायनिक और यांत्रिक संगतता है औरसी/सी कंपोजिट. वे SiC एकल क्रिस्टल विकास के लिए आवश्यक ग्रेफाइट भागों के लिए आदर्श प्रदूषण-विरोधी कोटिंग सामग्री हैं।

TaC सिरेमिक की तुलना में, SiC कोटिंग्स 1800°C से नीचे के परिदृश्यों में उपयोग के लिए अधिक उपयुक्त हैं, और आमतौर पर विभिन्न एपिटैक्सियल ट्रे, आमतौर पर एलईडी एपिटैक्सियल ट्रे और सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन एपिटैक्सियल ट्रे के लिए उपयोग की जाती हैं।

विशिष्ट तुलनात्मक विश्लेषण के माध्यम से,टैंटलम कार्बाइड (टीएसी) कोटिंगसे बेहतर हैसिलिकॉन कार्बाइड (SiC) कोटिंगSiC एकल क्रिस्टल विकास की प्रक्रिया में, 

मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में:

● उच्च तापमान प्रतिरोध:

टीएसी कोटिंग में उच्च थर्मल स्थिरता (3880 डिग्री सेल्सियस तक पिघलने बिंदु) होती है, जबकि एसआईसी कोटिंग कम तापमान वातावरण (1800 डिग्री सेल्सियस से नीचे) के लिए अधिक उपयुक्त है। यह भी निर्धारित करता है कि SIC सिंगल क्रिस्टल के विकास में, TAC कोटिंग SIC क्रिस्टल ग्रोथ के भौतिक वाष्प परिवहन (PVT) प्रक्रिया द्वारा आवश्यक उच्च तापमान (2400 ° C तक) को पूरी तरह से सामना कर सकती है।

● थर्मल स्थिरता और रासायनिक स्थिरता:

SiC कोटिंग की तुलना में, TaC में उच्च रासायनिक जड़ता और संक्षारण प्रतिरोध होता है। क्रूसिबल सामग्रियों के साथ प्रतिक्रिया को रोकने और बढ़ते क्रिस्टल की शुद्धता बनाए रखने के लिए यह आवश्यक है। साथ ही, TaC-लेपित ग्रेफाइट में SiC-लेपित ग्रेफाइट की तुलना में बेहतर रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध होता है, इसे 2600° के उच्च तापमान पर स्थिर रूप से उपयोग किया जा सकता है, और यह कई धातु तत्वों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। यह तीसरी पीढ़ी के सेमीकंडक्टर सिंगल क्रिस्टल विकास और वेफर नक़्क़ाशी परिदृश्यों में सबसे अच्छी कोटिंग है। यह रासायनिक जड़ता प्रक्रिया में तापमान और अशुद्धियों के नियंत्रण में काफी सुधार करती है, और उच्च गुणवत्ता वाले सिलिकॉन कार्बाइड वेफर्स और संबंधित एपिटैक्सियल वेफर्स तैयार करती है। यह विशेष रूप से GaN या AiN एकल क्रिस्टल विकसित करने के लिए MOCVD उपकरण और SiC एकल क्रिस्टल विकसित करने के लिए PVT उपकरण के लिए उपयुक्त है, और विकसित एकल क्रिस्टल की गुणवत्ता में काफी सुधार हुआ है।

● अशुद्धियों को कम करें:

टीएसी कोटिंग अशुद्धियों (जैसे नाइट्रोजन) के समावेश को सीमित करने में मदद करता है, जिससे एसआईसी क्रिस्टल में माइक्रोट्यूब जैसे दोष हो सकते हैं। दक्षिण कोरिया में पूर्वी यूरोप विश्वविद्यालय के शोध के अनुसार, SIC क्रिस्टल के विकास में मुख्य अशुद्धता नाइट्रोजन है, और टैंटलम कार्बाइड लेपित ग्रेफाइट क्रूसिबल्स प्रभावी रूप से SIC क्रिस्टल के नाइट्रोजन निगमन को सीमित कर सकते हैं, जिससे माइक्रोट्यूब जैसे दोषों को कम कर दिया जा सकता है। और क्रिस्टल गुणवत्ता में सुधार। अध्ययनों से पता चला है कि समान परिस्थितियों में, पारंपरिक एसआईसी कोटिंग ग्रेफाइट क्रूसिबल और टीएसी कोटिंग क्रूसिबल में उगाए गए एसआईसी वेफर्स की वाहक सांद्रता लगभग 4.5 × 10 हैं¹⁷/सेमी और 7.6 × 10¹⁵/सेमी, क्रमशः।

●  उत्पादन लागत कम करें:

वर्तमान में, SiC क्रिस्टल की लागत अधिक बनी हुई है, जिसमें ग्रेफाइट उपभोग्य सामग्रियों की लागत लगभग 30% है। ग्रेफाइट उपभोग्य सामग्रियों की लागत को कम करने की कुंजी इसकी सेवा जीवन को बढ़ाना है। ब्रिटिश शोध टीम के आंकड़ों के अनुसार, टैंटलम कार्बाइड कोटिंग ग्रेफाइट भागों की सेवा जीवन को 35-55% तक बढ़ा सकती है। इस गणना के आधार पर, केवल टैंटलम कार्बाइड लेपित ग्रेफाइट को बदलने से SiC क्रिस्टल की लागत 12% -18% तक कम हो सकती है।

सारांश

उच्च तापमान प्रतिरोध, तापीय गुण, रासायनिक गुण, गुणवत्ता में कमी, उत्पादन में कमी, कम उत्पादन, आदि कोणीय भौतिक गुणों के साथ TaC परत और SIC परत की तुलना, SiC क्रिस्टल उत्पादन लंबाई पर SiC परत (TaC) परत का संपूर्ण सौंदर्य विवरण अपूरणीयता.

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