सेमीकंडक्टर एपिटैक्सी के लिए SiC लेपित ग्रेफाइट सुसेप्टर क्यों आवश्यक हैं?

जैसे-जैसे अर्धचालक उपकरण उच्च शक्ति, उच्च आवृत्ति और अधिक एकीकरण की ओर विकसित हो रहे हैं, एपिटैक्सियल विकास उपकरणों पर लगाई गई आवश्यकताएं तेजी से बढ़ती जा रही हैं। चाहे SiC पावर डिवाइस, GaN RF घटक, LED चिप्स, या सिलिकॉन एपिटैक्सियल वेफर्स का उत्पादन हो, निर्माता रिएक्टर के अंदर एक महत्वपूर्ण घटक-SiC-लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर पर भरोसा करते हैं।

हालांकि प्रतिक्रिया कक्ष के बाहर शायद ही कभी दिखाई देता है, यह घटक सीधे वेफर तापमान एकरूपता, कण उत्पादन, कोटिंग जीवनकाल और अंततः डिवाइस की उपज को प्रभावित करता है।

SiC-लेपित ग्रेफाइट सुसेप्टर क्या है?

एक SiC-लेपित ग्रेफाइट सुसेप्टर एक सटीक-इंजीनियर्ड ग्रेफाइट घटक है जो घने रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग द्वारा संरक्षित होता है।

एपिटैक्सियल रिएक्टर के अंदर, रिसेप्टर कई महत्वपूर्ण कार्य करता है:

• विकास प्रक्रिया के दौरान सेमीकंडक्टर वेफर्स का समर्थन करता है
• हीटर से वेफर तक समान रूप से गर्मी स्थानांतरित करता है
• फिल्म की एकरूपता में सुधार के लिए वेफर के साथ घूमता है
• बार-बार थर्मल साइक्लिंग के तहत आयामी स्थिरता बनाए रखता है
• ग्रेफाइट सब्सट्रेट को संक्षारक प्रक्रिया गैसों से बचाता है

प्रक्रिया के आधार पर, ससेप्टर्स को पैनकेक ससेप्टर्स, बैरल ससेप्टर्स, ट्रे, वेफर कैरियर्स या अनुकूलित रिएक्टर घटकों के रूप में डिज़ाइन किया जा सकता है।

नंगे ग्रेफाइट का उपयोग क्यों न करें?

ग्रेफाइट को लंबे समय से सर्वोत्तम उच्च तापमान इंजीनियरिंग सामग्रियों में से एक के रूप में मान्यता दी गई है क्योंकि:

·उत्कृष्ट तापीय चालकता

· कम तापीय विस्तार गुणांक

· उच्च तापमान स्थिरता

· आसान मशीनीकरण

· कम घनत्व

हालाँकि, नंगे ग्रेफाइट प्रत्यक्ष अर्धचालक प्रसंस्करण के लिए अनुपयुक्त है।

एपिटैक्सी के दौरान, H₂, HCl, NH₃, सिलेन, क्लोरोसिलेन और धातु-कार्बनिक अग्रदूत जैसी प्रक्रिया गैसें लगातार उजागर ग्रेफाइट सतहों पर हमला करती हैं। समय के साथ, ग्रेफाइट ऑक्सीकरण, संक्षारण और कार्बन कणों को छोड़ना शुरू कर देता है।

ये कण हो सकते हैं:

· वेफर्स को दूषित करना,

· दोष घनत्व में वृद्धि,

· एपिटैक्सियल एकरूपता को कम करें,

· रिएक्टर रखरखाव अंतराल को छोटा करें।

इसलिए, लगभग सभी आधुनिक अर्धचालक रिएक्टर उजागर ग्रेफाइट के बजाय सुरक्षात्मक सिरेमिक कोटिंग्स का उपयोग करते हैं।

सिलिकॉन कार्बाइड पसंदीदा कोटिंग क्यों है？

उपलब्ध कोटिंग सामग्रियों में - जिनमें BN, ZrB₂, TaC और विभिन्न ऑक्साइड कोटिंग्स शामिल हैं - CVD सिलिकॉन कार्बाइड उद्योग मानक बन गया है क्योंकि यह थर्मल, रासायनिक और यांत्रिक गुणों का उत्कृष्ट संतुलन प्रदान करता है।

प्रमुख लाभों में शामिल हैं:

• उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध: सघन SiC संक्षारक गैसों को ग्रेफाइट सब्सट्रेट तक पहुंचने से रोकता है, नाटकीय रूप से घटक जीवनकाल को बढ़ाता है।
• उत्कृष्ट तापीय चालकता: उच्च तापीय चालकता वेफर में उत्कृष्ट तापमान एकरूपता बनाए रखते हुए तेजी से गर्मी हस्तांतरण को सक्षम बनाती है।
• कम थर्मल विस्तार बेमेल: SiC का थर्मल विस्तार गुणांक ग्रेफाइट से निकटता से मेल खाता है, जो बार-बार हीटिंग और शीतलन चक्र के दौरान आंतरिक तनाव को कम करता है।
• उच्च कठोरता: कोटिंग वेफर लोडिंग और रिएक्टर ऑपरेशन के दौरान घर्षण का प्रतिरोध करती है।
• उच्च शुद्धता: उच्च गुणवत्ता वाली सीवीडी सीआईसी कोटिंग्स धातु संदूषण और कण उत्पादन को कम करती हैं - जो उन्नत अर्धचालक विनिर्माण के लिए महत्वपूर्ण है।

रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) क्यों?

विभिन्न कोटिंग प्रौद्योगिकियाँ मौजूद हैं, जिनमें शामिल हैं:

· प्लाज्मा छिड़काव

· सोल-जेल कोटिंग

· इलेक्ट्रोफोरेटिक जमाव

· पैक सीमेंटेशन

· ब्रश कोटिंग

हालाँकि, अर्धचालक विनिर्माण अत्यधिक रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) का पक्ष लेता है क्योंकि यह कोटिंग्स का उत्पादन करता है:

· अत्यंत उच्च शुद्धता,

· उत्कृष्ट घनत्व,

· एकसमान मोटाई,

· बेहतर आसंजन,

· कम सरंध्रता,

· जटिल ज्यामितियों पर उत्कृष्ट अनुरूपता।

स्प्रे किए गए कोटिंग्स के विपरीत, जिनमें अक्सर छिद्र और कमजोर इंटरफेस होते हैं, सीवीडी सीआईसी रासायनिक रूप से ग्रेफाइट सब्सट्रेट से जुड़ी एक घनी क्रिस्टलीय परत बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप कठोर प्रक्रिया स्थितियों के तहत काफी लंबे समय तक सेवा जीवन मिलता है।

विशिष्ट अनुप्रयोग

SiC-लेपित ग्रेफाइट घटकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

SiC एपिटैक्सी: MOSFETs, SBDs और अन्य बिजली उपकरणों के लिए होमोएपिटैक्सियल विकास के दौरान प्रवाहकीय और अर्ध-इन्सुलेटिंग SiC वेफर्स का समर्थन करना।

सिलिकॉन एपिटैक्सी: सीएमओएस और पावर सेमीकंडक्टर विनिर्माण में उपयोग किए जाने वाले सिलिकॉन वेफर एपिटैक्सी के लिए स्थिर थर्मल प्लेटफॉर्म प्रदान करना।

GaN एपिटैक्सी: आरएफ उपकरणों, HEMTs, माइक्रोएलईडी और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए GaN-on-Si और GaN-on-SiC विकास का समर्थन करना।

एलईडी विनिर्माण: नीले, हरे, यूवी और माइक्रोएलईडी एपिटैक्सियल विकास के लिए एमओसीवीडी रिएक्टरों के अंदर उपयोग किया जाता है।

निष्कर्ष

जैसे-जैसे सेमीकंडक्टर प्रक्रियाएं बड़े वेफर्स, सख्त प्रक्रिया विंडो और कम दोष घनत्व की ओर बढ़ती रहती हैं, उच्च-प्रदर्शन रिएक्टर घटकों का महत्व बढ़ता रहता है।

सीवीडी SiC-लेपित ग्रेफाइट रिसेप्टर्स अपरिहार्य हो गए हैं क्योंकि वे सिलिकॉन कार्बाइड के उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध, शुद्धता और स्थायित्व के साथ ग्रेफाइट के बेहतर थर्मल प्रदर्शन को जोड़ते हैं।

चाहे SiC बिजली उपकरणों के लिए, GaN RF इलेक्ट्रॉनिक्स, LED उत्पादन, या सिलिकॉन एपिटैक्सी के लिए, उच्च गुणवत्ता वाले SiC-लेपित ग्रेफाइट घटकों में निवेश सीधे उच्च उपज, लंबे उपकरण अपटाइम और कम विनिर्माण लागत में योगदान देता है।