সেমিকন্ডাক্টর এপিটাক্সির জন্য কেন গ্রাফাইট সিলিকন কার্বাইড দিয়ে লেপা হয়?

সেমিকন্ডাক্টর এপিটাক্সিতে, গ্রাফাইট খুব কমই নির্বাচন করা হয় কারণ এটি উচ্চ তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে। এর প্রকৃত মূল্য মেশিনিবিলিটি, তাপীয় প্রতিক্রিয়া, বৈদ্যুতিক আচরণ এবং ব্যারেল সাসেপ্টর, প্যানকেক সাসেপ্টর, সিঙ্গেল-ওয়েফার হোল্ডার এবং এমওসিভিডি ক্যারিয়ারের মতো জটিল চুল্লির উপাদান গঠনের ক্ষমতার সমন্বয়ে নিহিত। তবুও একই গ্রাফাইট পৃষ্ঠ যা এই সুবিধাগুলি প্রদান করে তা এপিটাক্সি পরিবেশে সরাসরি এবং বারবার এক্সপোজারের জন্য সর্বদা উপযুক্ত নয়। এই কারণেই অনেক গুরুত্বপূর্ণ গ্রাফাইট উপাদানগুলি একটি ঘন দিয়ে সুরক্ষিতরাসায়নিক বাষ্প জমা সিলিকন কার্বাইড আবরণ, তৈরি করা যা সাধারণত হিসাবে বর্ণনা করা হয়SiC-কোটেড গ্রাফাইট.

প্রকৌশল ধারণাটি সহজ কিন্তু গুরুত্বপূর্ণ: গ্রাফাইট বডি স্ট্রাকচারাল এবং থার্মাল প্ল্যাটফর্ম প্রদান করে, যখন CVD SiC স্তরটি প্রক্রিয়ামুখী পৃষ্ঠে পরিণত হয়। ফলস্বরূপ উপাদানটিকে অবশ্যই একটি ঐচ্ছিক প্রতিরক্ষামূলক স্তর সহ গ্রাফাইট হিসাবে বিবেচনা না করে একটি সমন্বিত উপাদান সিস্টেম হিসাবে বিবেচনা করা উচিত।

কেন গ্রাফাইট এপিটাক্সি রিঅ্যাক্টরগুলিতে গুরুত্বপূর্ণ থাকে

একটি এপিটাক্সি সাসেপ্টর কেবল একটি ওয়েফার ধরে রাখার চেয়ে যথেষ্ট বেশি কাজ করে। এটি ওয়েফারের যান্ত্রিক অবস্থান স্থাপন করে, তাপ স্থানান্তরে অংশগ্রহণ করে এবং চুল্লির নকশার উপর নির্ভর করে, ঘূর্ণন, আবেশন গরম এবং গ্যাস প্রবাহের সাথে যোগাযোগ করে। পকেটের গভীরতা, সমতলতা, পৃষ্ঠের প্রোফাইল বা তাপীয় আচরণে ছোট পরিবর্তন স্থানীয় ওয়েফার পরিবেশকে পরিবর্তন করতে পারে এবং শেষ পর্যন্ত এপিটাক্সিয়াল অভিন্নতাকে প্রভাবিত করতে পারে।

এই প্রয়োজনীয়তা সূক্ষ্ম শস্য এবং আইসোস্ট্যাটিক গ্রাফাইটের ক্রমাগত ব্যবহার ব্যাখ্যা করে। গ্রাফাইটকে জ্যামিতিতে নির্ভুলভাবে মেশিন করা যেতে পারে যা অনেক ঘন সিরামিক উপাদান থেকে তৈরি করা যথেষ্ট কঠিন বা ব্যয়বহুল হবে। এটি বেশ কয়েকটি হট-ওয়াল এবং ইন্ডাকশন-হিটেড রিঅ্যাক্টর ধারণার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ তাপীয় এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য সরবরাহ করে।

বাণিজ্যিক সিলিকন এবং জন্যSiC এপিটাক্সি, SGL কার্বন উচ্চ-শক্তির আইসোস্ট্যাটিক গ্রাফাইটকে প্রলিপ্ত সাসেপ্টরগুলির জন্য ভিত্তি উপাদান হিসাবে চিহ্নিত করে এবং নোট করে যে সাসেপ্টর উপাদানের গুণমান এপিটাক্সিয়াল স্তরের গুণমানের উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে। আঁট মাত্রিক সহনশীলতা, সমজাতীয় আবরণ এবং বিশুদ্ধতা তাই স্বাধীন স্পেসিফিকেশনের পরিবর্তে সংযুক্ত প্রয়োজনীয়তা হিসাবে বিবেচিত হয়।

অসুবিধা হল যে তাপীয় দেহ তৈরির জন্য উপযুক্ত উপাদানটি প্রক্রিয়া বায়ুমণ্ডলের সাথে যোগাযোগের জন্য সর্বোত্তম পৃষ্ঠ নয়। এই পার্থক্য হল সিলিকন কার্বাইড প্রয়োগের মৌলিক কারণ।

কেন বেয়ার গ্রাফাইট একটি আদর্শ প্রক্রিয়া-মুখী পৃষ্ঠ নয়

A খালি গ্রাফাইট উপাদানউচ্চ তাপমাত্রা, প্রতিক্রিয়াশীল পূর্বসূরি গ্যাস এবং বারবার উত্তাপ ও ​​শীতল করা পরিবেশে কাজ করে। এই অবস্থার অধীনে, পৃষ্ঠটি ধীরে ধীরে চুল্লি রসায়নের অংশ হয়ে উঠতে পারে।

সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সিতে এই সমস্যাটি বিশেষভাবে স্পষ্ট। ক্লোরাইড-ভিত্তিক SiC CVD-তে প্রকাশিত কাজটি বিশেষভাবে বৃদ্ধির সময় গরম গ্রাফাইট থেকে অমেধ্য এবং অতিরিক্ত হাইড্রোকার্বন নিঃসৃত হওয়া থেকে প্রতিরোধ করার জন্য SiC-এর সাথে প্রলিপ্ত গ্রাফাইট সাসেপ্টরগুলির বর্ণনা দেয়। একই কাজ রিপোর্ট করে যে হট স্পটগুলিতে SiC আবরণের অবক্ষয় রান-টু-রান প্রজননযোগ্যতাকে প্রভাবিত করতে পারে, এটি ব্যাখ্যা করে যে সাসেপ্টর পৃষ্ঠের অবস্থা নিজেই প্রক্রিয়ার অংশ হয়ে উঠতে পারে।

ঝুঁকি তাই সাধারণ অক্সিডেশনের চেয়ে বিস্তৃত। সরাসরি এক্সপোজারের ফলে রাসায়নিক আক্রমণ, পৃষ্ঠের ক্রমাগত রুক্ষতা, কণার মুক্তি, ট্রেস অমেধ্য বা গ্রাফাইট এবং প্রক্রিয়া গ্যাসের মধ্যে অবাঞ্ছিত প্রতিক্রিয়া হতে পারে। ক্লিনিং সাইকেল আরেকটি স্ট্রেস মেকানিজম প্রবর্তন করতে পারে কারণ একই উপাদানকে বারবার ডিপোজিশন কেমিস্ট্রি এবং চেম্বার-ক্লিনিং কেমিস্ট্রি উভয়কেই টিকে থাকতে হবে।

সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনের জন্য, এটি একটি অবাঞ্ছিত প্রতিক্রিয়া লুপ তৈরি করে। পৃষ্ঠের অবক্ষয় সাসেপ্টরের অবস্থার পরিবর্তন করে; একটি পরিবর্তনশীল সাসেপ্টর ওয়েফারের চারপাশে স্থানীয় রাসায়নিক এবং তাপীয় সীমানা পরিবর্তন করতে পারে; এবং একটি পরিবর্তনশীল সীমানা প্রক্রিয়া পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা হ্রাস করতে পারে।

তাই গ্রাফাইটের আবরণের উদ্দেশ্য শুধুমাত্র অংশটিকে "আরো জারা প্রতিরোধী" করা নয়। এটা রাখা হয়সময়ের সাথে সাথে প্রক্রিয়া-মুখী সীমানা আরও স্থিতিশীল.

গ্রাফাইট এবং প্রক্রিয়ার মধ্যে একটি কার্যকরী ইন্টারফেস হিসাবে CVD SiC

একটি CVD SiC আবরণ মেশিনযুক্ত গ্রাফাইট বডির উপর একটি ঘন সিলিকন কার্বাইড পৃষ্ঠ তৈরি করে। বাণিজ্যিক SiC আবরণগুলি সাধারণত প্রায় 1,200°C এর উপরে তাপমাত্রায় রাসায়নিক বাষ্প জমার মাধ্যমে জমা হয়। SGL কার্বন 1,200-1,300°C এর সাধারণ জমা তাপমাত্রার রিপোর্ট করে এবং বিশেষভাবে জোর দেয় যে গ্রাফাইট স্তরের তাপ-সম্প্রসারণ আচরণকে তাপীয় চাপ কমানোর জন্য আবরণের সাথে মিলিত হওয়া উচিত।

একবার জমা হলে, SiC স্তরটি গ্রাফাইট এবং চুল্লি বায়ুমণ্ডলের মধ্যে একটি কার্যকরী ইন্টারফেস হিসাবে কাজ করে। এর রাসায়নিক প্রতিরোধ ক্ষমতা অন্তর্নিহিত কার্বনের উপর সরাসরি আক্রমণ হ্রাস করে। এর ঘনত্ব প্রক্রিয়া পরিবেশে গ্রাফাইটের সরাসরি এক্সপোজারকে সীমাবদ্ধ করে। এর উচ্চ বিশুদ্ধতা ওয়েফারের কাছাকাছি আরও নিয়ন্ত্রিত পৃষ্ঠ প্রদান করে এবং এর যান্ত্রিক অখণ্ডতা ক্ষয়-সম্পর্কিত কণা উৎপাদন কমাতে সাহায্য করে।

এই সুবিধাগুলি আবরণ অক্ষত থাকা উপর নির্ভর করে। দুর্বল বেধের অভিন্নতা, স্থানীয় পিনহোল, অবশিষ্ট স্ট্রেস বা দুর্বল আনুগত্য সহ একটি আবরণ অবশেষে ফাটল বা ডিলামিনেট হতে পারে। যখন এটি ঘটে, গ্রাফাইট আবার উন্মুক্ত হয় এবং প্রতিরক্ষামূলক ফাংশন স্থানীয়ভাবে হারিয়ে যায়।

এই কারণে, লেপের বেধ একা একটি অর্থপূর্ণ মানের মেট্রিক নয়। আরও দরকারী ইঞ্জিনিয়ারিং পরামিতিগুলির সমন্বয়বিশুদ্ধতা, ঘনত্ব, পৃষ্ঠের রুক্ষতা, বেধ অভিন্নতা, মাইক্রোস্ট্রাকচার, সাবস্ট্রেট সামঞ্জস্য এবং ইন্টারফেস অখণ্ডতা.

মার্সেন তার সেমিকন্ডাক্টর সরঞ্জাম নির্দেশিকাতে একই উপাদান-সিস্টেম পদ্ধতি অনুসরণ করে। এটি এপিটাক্সি এবং MOCVD-এর জন্য SiC-এর সাথে প্রলিপ্ত অতি-বিশুদ্ধ গ্রাফাইট বর্ণনা করে এবং দীর্ঘমেয়াদী আবরণের অখণ্ডতার শর্ত হিসাবে গ্রাফাইট এবং সিলিকন কার্বাইডের মধ্যে CTE সামঞ্জস্যকে বিশেষভাবে হাইলাইট করে।

ব্যবহারিক দিক থেকে, আদর্শ উপাদানটি সবচেয়ে পুরু SiC স্তর সহ নয়। এটি এমন একটি যেখানে গ্রাফাইট গ্রেড, আবরণ স্থাপত্য, মেশিনিং সহনশীলতা এবং অপারেটিং শর্তগুলি পুনরাবৃত্তি প্রক্রিয়া চক্রের মাধ্যমে স্থিতিশীল থাকার জন্য যথেষ্ট ভালভাবে মিলে যায়।

কিভাবে সাসেপ্টর জ্যামিতি এবং সমতলতা ওয়েফার তাপমাত্রা অভিন্নতা প্রভাবিত করে?

একটি SiC-কোটেড সাসেপ্টরের মান পরিষ্কার হয়ে যায় যখন উপাদানটিকে শুধুমাত্র একটি ভোগ্য হিসাবে না দেখে তাপ ক্ষেত্রের অংশ হিসাবে দেখা হয়।

একটি সরলীকৃত এপিটাক্সি সিস্টেমে শক্তির পথকে এইভাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে:

তাপের উৎস → SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর → ওয়েফার থার্মাল বাউন্ডারি → ওয়েফার তাপমাত্রা → এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ

প্রতিটি ইন্টারফেস গুরুত্বপূর্ণ। যদি সাসেপ্টর বিকৃত হয়ে যায়, যদি পকেটের মাত্রা পরিবর্তন হয়, যদি আমানতগুলি অসমভাবে জমা হয় বা যদি স্থানীয়ভাবে আবরণ ব্যর্থ হয়, তবে নামমাত্র চুল্লির রেসিপি অপরিবর্তিত থাকা অবস্থায়ও ওয়েফার দ্বারা অভিজ্ঞ অবস্থার পরিবর্তন হতে পারে।

এই কারণেই নির্ভুল যন্ত্র এবং লেপের গুণমান শক্তভাবে সংযুক্ত। SGL কার্বন পকেট প্রোফাইল, সমতলতা, পৃষ্ঠের ফিনিস, বিশুদ্ধতা এবং সিলিকন এপিটাক্সি সাসেপ্টরগুলির জন্য সমজাতীয় SiC আবরণের উপর জোর দেয় এবং সাসেপ্টর বৈশিষ্ট্যগুলিকে এপিটাক্সিয়াল-স্তর মানের সাথে লিঙ্ক করে।

এমওসিভিডিতে অনুরূপ সম্পর্ক বিদ্যমান। ওয়েফার ক্যারিয়ারগুলি একটি নিয়ন্ত্রিত তাপীয় এবং অগ্রদূত ক্ষেত্রের মাধ্যমে সাবস্ট্রেটগুলি ঘোরায় এবং ক্যারিয়ারের তাপীয় আচরণ ওয়েফার তাপমাত্রা বিতরণে অবদান রাখে। SGL কার্বন নোট করে যে উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট, সমজাতীয় SiC আবরণ এবং টাইট মাত্রিক সহনশীলতা LED এবং GaN-সম্পর্কিত MOCVD অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ক্যারিয়ারের কর্মক্ষমতা নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়।

তাই এটি দাবি করা ভুল হবে যে শুধুমাত্র SiC আবরণ "এপিটাক্সিয়াল ফলন উন্নত করে।" আরও প্রতিরক্ষাযোগ্য প্রকৌশল উপসংহার হল যে একটি স্থিতিশীল, ভালভাবে ডিজাইন করা SiC-কোটেড গ্রাফাইট উপাদানটি বজায় রাখতে সাহায্য করে।তাপ, রাসায়নিক এবং দূষণের সীমানা শর্তপুনরাবৃত্তিযোগ্য এপিটাক্সির জন্য প্রয়োজনীয়।

প্রযুক্তিগত নির্ভুলতা এবং সরবরাহকারীর যোগ্যতা উভয়ের জন্যই এই পার্থক্য গুরুত্বপূর্ণ।

সিলিকন এবং SiC এপিটাক্সির মধ্যে প্রয়োজনীয়তাগুলি কেন আলাদা

অন্তর্নিহিত উপাদান ধারণা সিলিকন এবং SiC এপিটাক্সির জন্য অনুরূপ, কিন্তু অপারেটিং পরিবেশের তীব্রতা ভিন্ন।

সিলিকন এপিটাক্সিতে, উচ্চ-বিশুদ্ধতা লেপা সাসেপ্টরগুলিকে অবশ্যই মাত্রাগত নির্ভুলতা, তাপীয় অভিন্নতা এবং একটি পরিষ্কার প্রক্রিয়া পৃষ্ঠ বজায় রাখতে হবে। বাণিজ্যিক সরবরাহকারীরা সমতলতা, পকেট জ্যামিতি, যন্ত্রের সহনশীলতা এবং আবরণ একজাতের উপর জোর দেয় কারণ সাসেপ্টর ওয়েফার-হিটিং সিস্টেমের অংশ গঠন করে।

SiC এপিটাক্সি সাধারণত গরম অঞ্চলে বেশি তাপ এবং রাসায়নিক চাপ দেয়। ক্লোরাইড-ভিত্তিক SiC বৃদ্ধি, উদাহরণস্বরূপ, প্রকাশিত চুল্লি গবেষণায় প্রায় 1,570 ° C তাপমাত্রায় কাজ করতে পারে। এই ধরনের পরিস্থিতিতে, স্থানীয় হট স্পটগুলিতে আবরণের অবক্ষয় বিশেষভাবে প্রাসঙ্গিক হয়ে ওঠে কারণ সাসেপ্টর পৃষ্ঠের পরিবর্তন একাধিক রানের উপর প্রজননযোগ্যতাকে প্রভাবিত করতে পারে।

উপযুক্ত প্রশ্ন তাই নয় যে SiC আবরণ একটি প্রক্রিয়ার জন্য অন্যটির চেয়ে "ভাল" কিনা। সঠিক প্রশ্ন হল আবরণ স্থাপত্য বাস্তবের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ কিনাতাপমাত্রা, গ্যাস রসায়ন, তাপচক্র, পরিষ্কারের পদ্ধতি এবং উপাদান জ্যামিতি.

TaC এর মত বিকল্প আবরণ মূল্যায়ন করার সময় বা কঠিন SiC উপাদান বিবেচনা করার সময় একই যুক্তি প্রযোজ্য। উপাদান নির্বাচন একটি সাধারণ উপাদান অনুক্রমের পরিবর্তে প্রক্রিয়া পরিবেশ অনুসরণ করা উচিত।

একটি ইঞ্জিনিয়ারিং উপাদান হিসাবে SiC-কোটেড গ্রাফাইট নির্দিষ্ট করা

একটি প্রযুক্তিগতভাবে অর্থপূর্ণ স্পেসিফিকেশন আবরণের পরিবর্তে চুল্লি দিয়ে শুরু হয়।

গ্রাফাইট এবং আবরণ প্রয়োজনীয়তা সংজ্ঞায়িত করার আগে সরবরাহকারীকে এপিটাক্সি প্রক্রিয়া, চুল্লি কনফিগারেশন, ওয়েফারের আকার, উপাদান জ্যামিতি, অপারেটিং তাপমাত্রা, প্রক্রিয়া গ্যাস এবং পরিষ্কারের রসায়ন বুঝতে হবে। উপাদান অঙ্কন তারপর পকেট জ্যামিতি, সমতলতা, সমালোচনামূলক মাত্রা এবং পৃষ্ঠ ফিনিস স্থাপন করা উচিত. এই প্রয়োজনীয়তাগুলি বোঝার পরেই লেপের বেধ, অভিন্নতা, রুক্ষতা এবং পরিদর্শনের মানদণ্ড চূড়ান্ত করা উচিত।

এই পদ্ধতিটি একটি পণ্য অনুরোধ থেকে RFQ পরিবর্তন করে-

"উদ্ধৃতি aSiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর"

- প্রকৃত প্রক্রিয়ার চারপাশে নির্মিত একটি ইঞ্জিনিয়ারিং স্পেসিফিকেশনে।

এপিটাক্সি উপাদানগুলির জন্য, উদ্দেশ্যটি কেবল আজীবন আবরণকে সর্বাধিক করা নয়। উদ্দেশ্য সমর্থন করে এমন একটি উপাদান বজায় রাখাস্থিতিশীল ওয়েফার তাপমাত্রা, নিয়ন্ত্রিত দূষণ, কম কণার ঝুঁকি, মাত্রিক সামঞ্জস্য এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্য বৃদ্ধির অবস্থাতার উদ্দেশ্য পরিষেবা সময়কাল জুড়ে।

FAQ

1. এপিটাক্সিতে কেন গ্রাফাইট সিলিকন কার্বাইডের সাথে লেপা হয়?

গ্রাফাইট মেশিনযোগ্যতা এবং দরকারী তাপীয় বৈশিষ্ট্য প্রদান করে, যখন CVD SiC একটি রাসায়নিকভাবে স্থিতিশীল, উচ্চ-বিশুদ্ধতা প্রক্রিয়া-মুখী পৃষ্ঠ প্রদান করে। সংমিশ্রণটি জটিল গ্রাফাইট সাসেপ্টরকে চাহিদাপূর্ণ সেমিকন্ডাক্টর পরিবেশে কাজ করতে দেয়।

2.কেন বেয়ার গ্রাফাইট ব্যবহার করবেন না?

বেয়ার গ্রাফাইট প্রতিক্রিয়াশীল গ্যাসের সাথে যোগাযোগ করতে পারে, অমেধ্য প্রকাশ করতে পারে, সময়ের সাথে সাথে কণাগুলিকে রুক্ষ বা উৎপন্ন করতে পারে। একটি ঘন SiC আবরণ প্রক্রিয়া বায়ুমণ্ডল থেকে গ্রাফাইটকে আলাদা করে।

3. SiC আবরণ কি দূষণ দূর করে?

না। আবরণ অক্ষত থাকলে এটি গ্রাফাইট-সম্পর্কিত দূষণের ঝুঁকি হ্রাস করে, তবে গ্যাস, চেম্বারের পৃষ্ঠ, জমা, হ্যান্ডলিং এবং অন্যান্য চুল্লি উপাদান থেকেও দূষণের উদ্ভব হতে পারে।

4. SiC আবরণ তাপ কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করে?

হ্যাঁ। আবরণ, গ্রাফাইট সাবস্ট্রেট, উপাদান জ্যামিতি এবং পৃষ্ঠের অবস্থা একসাথে সাসেপ্টর এবং ওয়েফারের মধ্যে তাপীয় সীমানাকে প্রভাবিত করে। তাই আবরণ সম্পূর্ণ উপাদান অংশ হিসাবে মূল্যায়ন করা উচিত.

5. একটি RFQ-এ কোন তথ্য অন্তর্ভুক্ত করা উচিত?

একটি দরকারী RFQ এর মধ্যে চুল্লির মডেল, প্রক্রিয়ার ধরন, ওয়েফারের আকার, উপাদান অঙ্কন, অপারেটিং তাপমাত্রা, প্রক্রিয়া এবং পরিষ্কারের গ্যাস, গ্রাফাইটের প্রয়োজনীয়তা, আবরণের স্পেসিফিকেশন, সমালোচনামূলক সহনশীলতা, পৃষ্ঠের সমাপ্তি, পরিদর্শনের মানদণ্ড এবং প্রয়োজনীয় পরিমাণ অন্তর্ভুক্ত করা উচিত।

তথ্যসূত্র

1. SGL কার্বন। সিলিকন এবং SiC এপিটাক্সির জন্য গ্রাফাইট সাসেপ্টর এবং উপাদান।

2. SGL কার্বন। SIGRAFINE® SiC আবরণ।  

3. মারসেন। সেমিকন্ডাক্টর প্রসেস ইকুইপমেন্ট — সিলিকন কার্বাইড দিয়ে প্রলিপ্ত আল্ট্রা-পিওর গ্রাফাইট। পেডারসেন, এইচ. এট আল। ক্লোরাইড-ভিত্তিক CVD ব্যবহার করে SiC Epitaxy বৃদ্ধি। জার্নাল অফ ক্রিস্টাল গ্রোথ।