उच्च शुद्धता ग्रेफाइट - तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक क्षेत्र में एक प्रमुख उपभोज्य

प्रवाहकीय SiC सबस्ट्रेट्स के क्रमिक बड़े पैमाने पर उत्पादन के साथ, प्रक्रिया की स्थिरता और दोहराव के लिए उच्च आवश्यकताओं को सामने रखा जाता है। बाद की अवधि में, हमें "तेज़ी से बढ़ने, मोटे होने और बड़े होने" की चुनौती का सामना करना होगा, सिद्धांत और इंजीनियरिंग में सुधार के अलावा, हमें समर्थन के रूप में अधिक उन्नत थर्मल फ़ील्ड सामग्री की भी आवश्यकता है। उच्च शुद्धता वाले ग्रेफाइट में उच्च तापमान प्रतिरोध, अच्छी विद्युत चालकता और रासायनिक स्थिरता होती है, और यह अर्धचालक क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण सामग्री बन गई है।

उच्च शुद्धता वाला ग्रेफाइट क्षेत्र का समर्थन करता है

वर्तमान में, मुख्यधारा के वाणिज्यिक सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल विकास पीवीटी विधि का उपयोग कर रहे हैं। यह विधि गर्म करने के लिए इंडक्शन कॉइल का उपयोग करती है, और उच्च घनत्व वाले ग्रेफाइट हीटिंग तत्व को एड़ी धारा की कार्रवाई के तहत गर्म किया जाएगा। सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) पाउडर को ग्रेफाइट क्रूसिबल के नीचे भरा जाता है, सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) बीज क्रिस्टल को ग्रेफाइट क्रूसिबल कवर के अंदर बांधा जाता है, जिसकी कच्चे माल की सतह से एक निश्चित दूरी होती है, और फिर ग्रेफाइट क्रूसिबल को एक के रूप में रखा जाता है। पूरे को ग्रेफाइट हीटिंग बॉडी में रखा जाता है, और सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) के कच्चे माल को बाहरी ग्रेफाइट के तापमान को समायोजित करके उच्च तापमान क्षेत्र में रखा जाता है। सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) बीज क्रिस्टल तदनुसार निम्न तापमान क्षेत्र में होता है।

इस प्रक्रिया में, क्रूसिबल और आसपास की इन्सुलेशन सामग्री से बना क्षेत्र SiC एकल क्रिस्टल के विकास के लिए सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्र है, जिसे गर्म क्षेत्र क्षेत्र कहा जाता है। वर्तमान में, अंतर्राष्ट्रीय SiC सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस मध्यवर्ती आवृत्ति हीटिंग तकनीक को अपनाता है, जो कि क्रिस्टल ग्रोथ चैंबर की विशेषता है जो बहुत उच्च तापमान (3000 डिग्री सेल्सियस तक) तक पहुंच सकता है, इस उच्च तापमान परिदृश्य में, ग्रेफाइट और संबंधित उत्पाद झेल सकते हैं इतने ऊंचे तापमान पर, और यह इतने ऊंचे तापमान पर SiC उर्ध्वपातन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। इसलिए, SiC को उगाने के लिए उपयोग की जाने वाली क्रूसिबल और इन्सुलेशन सामग्री के लिए उच्च शुद्धता वाले ग्रेफाइट और कार्बन-आधारित सामग्रियों के उपयोग की आवश्यकता होती है। उच्च शुद्धता सेमीकंडक्टर ग्रेफाइट की एक प्रमुख आवश्यकता है, विशेष रूप से क्रिस्टल विकास की प्रक्रिया में, ग्रेफाइट में अशुद्धियाँ क्रिस्टल गुणवत्ता का एक प्रमुख निर्धारक है, अशुद्धता सामग्री को प्रति मिलियन 5 भागों से नीचे रखा जाना चाहिए।

झरझरा ग्रेफाइट के दोष

SiC क्रिस्टल का विकास कठिन है, लंबा अनुसंधान और विकास चक्र, उच्च अनुसंधान और विकास लागत, अनुसंधान और विकास लागत को कैसे कम किया जाए, अनुसंधान और विकास की प्रगति में तेजी लाई जाए, क्रिस्टल की गुणवत्ता में सुधार उद्योग के विकास के लिए एक समस्या बन गई है। हाल के वर्षों में, झरझरा ग्रेफाइट (पीजी) की शुरूआत ने क्रिस्टल विकास की गुणवत्ता में प्रभावी ढंग से सुधार किया है, और SiC क्रिस्टल विकास भट्टी में झरझरा ग्रेफाइट प्लेटों को जोड़ना उद्योग अनुसंधान के हॉट स्पॉट में से एक है।

(ए)पारंपरिक लंबी क्रिस्टल भट्टी,(बी)झरझरा ग्रेफाइट प्लेट की लंबी क्रिस्टल भट्टी

दक्षिण कोरिया के डोंगुई विश्वविद्यालय ने निबंध में उल्लेख किया है कि SiC पाउडर के ऊपर एक छिद्रपूर्ण ग्रेफाइट प्लेट डालने से, अच्छा क्रिस्टल क्षेत्र द्रव्यमान स्थानांतरण प्राप्त होता है, जो पारंपरिक लंबी क्रिस्टल भट्टी में मौजूद विभिन्न तकनीकी समस्याओं में सुधार कर सकता है। अध्ययन में पाया गया कि पीजी के अनुप्रयोग ने सूक्ष्मनलिकाएं और अन्य दोषों की संख्या को कम करने में मदद की। इसके अलावा, झरझरा ग्रेफाइट भी SiC क्रिस्टल की लंबाई और मोटाई को हल करने के लिए मुख्य प्रौद्योगिकियों में से एक है, क्योंकि यह गैस चरण घटकों, अलगाव को संतुलित कर सकता है अशुद्धियों का पता लगाने, स्थानीय तापमान को समायोजित करने, कार्बन पैकेजिंग और अन्य भौतिक कणों को कम करने, क्रिस्टल की उपलब्धता को पूरा करने के आधार पर, क्रिस्टल की मोटाई में काफी वृद्धि की जा सकती है।

जीरैफ़ाइट आधार 

ग्रेफाइट बेस एक घटक है जिसका उपयोग आमतौर पर धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (एमओसीवीडी) उपकरण में एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट्स को समर्थन और गर्म करने के लिए किया जाता है। थर्मल स्थिरता, SiC लेपित ग्रेफाइट बेस के प्रदर्शन मापदंडों की थर्मल एकरूपता एपिटैक्सियल सामग्री वृद्धि की गुणवत्ता में निर्णायक भूमिका निभाती है, इसलिए यह MOCVD उपकरण का मुख्य प्रमुख घटक है। सिलिकॉन कार्बाइड की एपिटैक्सियल प्रक्रिया में, वेफर को ग्रेफाइट डिस्क पर ले जाया जाता है, जिसमें एक बाल्टी प्रकार, एक पैनकेक प्रकार और एक एकल वेफर ग्रेफाइट डिस्क होती है। ग्रेफाइट डिस्क को आम तौर पर SiC के साथ लेपित किया जाता है, जो ग्रेफाइट भागों से कसकर बंधा होता है, जिससे ग्रेफाइट भागों की सेवा जीवन का विस्तार होता है और अर्धचालक सामग्री के उत्पादन के लिए आवश्यक उच्च शुद्धता सतह संरचना प्राप्त होती है। इसमें TaC कोटिंग भी है, SiC लेपित ग्रेफाइट उत्पादों की तुलना में TaC लेपित ग्रेफाइट में बेहतर गर्मी प्रतिरोध होता है।

आयन आरोपण के लिए ग्रेफाइट भाग

आयन इम्प्लांटेशन बोरान, फॉस्फोरस और आर्सेनिक जैसे आयन बीम को एक निश्चित ऊर्जा तक तेज करने और फिर सतह सामग्री के गुणों को बदलने के लिए इसे वेफर सामग्री की सतह में इंजेक्ट करने की एक तकनीक है। आयन इम्प्लांटेशन डिवाइस के घटकों को बनाने वाली सामग्रियों में उत्कृष्ट गर्मी प्रतिरोध, थर्मल चालकता, आयन बीम के कारण कम संक्षारण और कम अशुद्धता सामग्री के साथ उच्च शुद्धता वाली सामग्री की आवश्यकता होती है। उच्च शुद्धता वाला ग्रेफाइट अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करता है और इसका उपयोग आयन इम्प्लांटेशन उपकरण, विभिन्न स्लिट, इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोड कवर, कैथेटर, बीम टर्मिनेटर आदि की उड़ान ट्यूबों में किया जा सकता है। वर्तमान में, सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट की लागत कुल डिवाइस लागत का लगभग 47% है, जिसमें लेपित ग्रेफाइट जैसी थर्मल फ़ील्ड सामग्री का लागत अनुपात सबसे अधिक है।

जहां तक ​​SiC लेपित ग्रेफाइट बेस का सवाल है, SiC लेपित ग्रेफाइट बेस के अंतरराष्ट्रीय मुख्यधारा आपूर्तिकर्ता डच Xycard, जर्मनी SGL, जापान टोयांग कार्बन, यूनाइटेड स्टेट्स MEMC कॉर्पोरेशन हैं, जो मूल रूप से अंतरराष्ट्रीय बाजार पर कब्जा करते हैं। सिंगापुर में, SiC लेपित ग्रेफाइट बेस के स्थानीयकरण की स्थिति को धीरे-धीरे खोलना आवश्यक है, और SiC लेपित ग्रेफाइट बेस उद्योग को इस प्रक्रिया में तेजी लाने की आवश्यकता है।

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