SiC بمقابلہ TaC کوٹنگ: ہائی-ٹیمپ پاور سیمی پروسیسنگ میں گریفائٹ سسیپٹرز کے لیے حتمی شیلڈ

وائڈ بینڈ گیپ (WBG) سیمی کنڈکٹرز کی دنیا میں، اگر جدید ترین مینوفیکچرنگ کا عمل "روح" ہے، تو گریفائٹ سسیپٹر "ریڑھ کی ہڈی" ہے اور اس کی سطح کی کوٹنگ اہم "جلد" ہے۔ یہ کوٹنگ، عام طور پر صرف درجنوں مائیکرون موٹی، سخت تھرمو کیمیکل ماحول میں مہنگے گریفائٹ استعمال کی جانے والی اشیاء کی سروس لائف کا حکم دیتی ہے۔ زیادہ اہم بات یہ ہے کہ یہ براہ راست اپیٹیکسیل نمو کی پاکیزگی اور پیداوار کو متاثر کرتی ہے۔

فی الحال، دو مرکزی دھارے میں شامل CVD (کیمیائی بخارات جمع) کوٹنگ حل صنعت پر حاوی ہیں:سلکان کاربائیڈ (SiC) کوٹنگاورٹینٹلم کاربائیڈ (ٹی اے سی) کوٹنگ. جب کہ دونوں ضروری کردار ادا کرتے ہیں، ان کی جسمانی حدیں ایک واضح فرق پیدا کرتی ہیں جب اگلی نسل کی ساخت کے بڑھتے ہوئے سخت مطالبات کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔

1. CVD SiC کوٹنگ: بالغ نوڈس کے لیے صنعت کا معیار

سیمی کنڈکٹر پروسیسنگ کے عالمی معیار کے طور پر، CVD SiC کوٹنگ GaN MOCVD susceptors اور معیاری SiC epitaxial (Epi) آلات کے لیے "گو ٹو" حل ہے۔ اس کے بنیادی فوائد میں شامل ہیں:

سپیریئر ہرمیٹک سیلنگ: ہائی ڈینسٹی SiC کوٹنگ گریفائٹ کی سطح کے مائیکرو پورس کو مؤثر طریقے سے سیل کرتی ہے، جس سے ایک مضبوط جسمانی رکاوٹ پیدا ہوتی ہے جو کاربن کی دھول اور سبسٹریٹ کی نجاستوں کو زیادہ درجہ حرارت پر خارج ہونے سے روکتی ہے۔

تھرمل فیلڈ اسٹیبلٹی: تھرمل ایکسپینشن کوفیشینٹ (CTE) کے ساتھ گریفائٹ سبسٹریٹس سے قریب سے مماثل، SiC کوٹنگز معیاری 1000°C سے 1600°C اپیٹیکسیل درجہ حرارت کی کھڑکی کے اندر مستحکم اور شگاف سے پاک رہتی ہیں۔

لاگت کی کارکردگی: مین اسٹریم پاور ڈیوائس پروڈکشن کی اکثریت کے لیے، SiC کوٹنگ ایک "سویٹ اسپاٹ" بنی ہوئی ہے جہاں کارکردگی لاگت کی تاثیر کو پورا کرتی ہے۔

صنعت کے 8 انچ کے SiC ویفرز کی طرف تبدیلی کے ساتھ، PVT (فزیکل ویپر ٹرانسپورٹ) کرسٹل کی ترقی کے لیے اور بھی انتہائی ماحول کی ضرورت ہے۔ جب درجہ حرارت 2000 ° C کی اہم حد کو عبور کرتا ہے تو، روایتی کوٹنگز کارکردگی کی دیوار سے ٹکراتی ہیں۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں CVD TaC کوٹنگ گیم چینجر بن جاتی ہے:

بے مثال تھرموڈینامک استحکام: ٹینٹلم کاربائیڈ (TaC) 3880 ° C کے حیرت انگیز پگھلنے والے مقام پر فخر کرتا ہے۔ جرنل آف کرسٹل گروتھ میں ہونے والی تحقیق کے مطابق، SiC کوٹنگز 2200 ° C سے اوپر "غیر متضاد بخارات" سے گزرتی ہیں — جہاں سیلیکون کاربن سے زیادہ تیزی سے سبلیمیٹ ہوتا ہے، جس سے ساختی انحطاط اور ذرات کی آلودگی ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، TaC کا بخارات کا دباؤ 3 سے 4 ہے۔کرسٹل نمو کے لیے ایک قدیم تھرمل فیلڈ کو برقرار رکھتے ہوئے، SiC سے کم شدت کے آرڈرز۔

اعلیٰ کیمیائی جڑت: H₂ (ہائیڈروجن) اور NH₃ (امونیا) پر مشتمل ماحول کو کم کرنے میں، TaC غیر معمولی کیمیائی مزاحمت کو ظاہر کرتا ہے۔ مادی سائنس کے تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ ہائی ٹمپ ہائیڈروجن میں ٹی اے سی کے بڑے پیمانے پر نقصان کی شرح ایس آئی سی کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم ہے، جو تھریڈنگ ڈس لوکیشن کو کم کرنے اور ایپیٹیکسیل تہوں میں انٹرفیس کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے بہت ضروری ہے۔

3. کلیدی موازنہ: اپنی پراسیس ونڈو کی بنیاد پر انتخاب کیسے کریں۔

ان دونوں کے درمیان انتخاب سادہ تبدیلی کے بارے میں نہیں ہے، بلکہ آپ کی "پراسیس ونڈو" کے ساتھ قطعی سیدھ کے بارے میں ہے۔

پیداوار کی اصلاح ایک چھلانگ نہیں ہے بلکہ عین مطابق مواد کی ملاپ کا نتیجہ ہے۔ اگر آپ SiC کرسٹل گروتھ میں "کاربن انکلوژنز" کے ساتھ جدوجہد کر رہے ہیں یا سنکنرن ماحول میں جزوی زندگی کو بڑھا کر اپنی استعمال کی لاگت (CoC) کو کم کرنا چاہتے ہیں، تو SiC سے TaC میں اپ گریڈ کرنا اکثر تعطل کو توڑنے کی کلید ہوتا ہے۔

اعلی درجے کے سیمی کنڈکٹر کوٹنگ مواد کے ایک سرشار ڈویلپر کے طور پر، VeTek سیمی کنڈکٹر نے CVD SiC اور TaC تکنیکی راستے دونوں میں مہارت حاصل کی ہے۔ ہمارا تجربہ بتاتا ہے کہ کوئی "بہترین" مواد نہیں ہے - صرف ایک مخصوص درجہ حرارت اور دباؤ کے نظام کے لیے سب سے زیادہ مستحکم حل۔ جمع کرنے کی یکسانیت کے درست کنٹرول کے ذریعے، ہم اپنے صارفین کو 8 انچ کی توسیع کے دور میں ویفر کی پیداوار کی حدود کو آگے بڑھانے کے لیے بااختیار بناتے ہیں۔

مصنف:سیرا لی

حوالہ جات:

[1] "اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں بخارات کا دباؤ اور ایس آئی سی اور ٹی اے سی کا بخارات،" جرنل آف کرسٹل گروتھ۔

[2] "ماحول کو کم کرنے میں ریفریکٹری میٹل کاربائڈز کا کیمیکل استحکام،" مواد کیمسٹری اور فزکس۔

[3] "ٹی اے سی لیپت اجزاء کا استعمال کرتے ہوئے بڑے سائز کے SiC سنگل کرسٹل گروتھ میں خرابی کا کنٹرول،" مواد سائنس فورم۔