डमी, अनुसंधान, उत्पादन ग्रेड SiC सबस्ट्रेट्स के बीच अंतर

SiC सब्सट्रेट तीसरी पीढ़ी के सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण के लिए एक मुख्य सामग्री है। उनके गुणवत्ता ग्रेड वर्गीकरण को सेमीकंडक्टर उपकरण विकास, प्रक्रिया सत्यापन और बड़े पैमाने पर उत्पादन जैसे विभिन्न चरणों की आवश्यकताओं से सटीक रूप से मेल खाना चाहिए। उद्योग आम तौर पर SiC सबस्ट्रेट्स को तीन श्रेणियों में वर्गीकृत करता है: डमी, अनुसंधान और उत्पादन ग्रेड।  इन तीन प्रकार के सबस्ट्रेट्स के बीच अंतर की स्पष्ट समझ विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकताओं के लिए इष्टतम सामग्री चयन समाधान प्राप्त करने में मदद कर सकती है।

1. डमी-ग्रेड SiC सबस्ट्रेट्स

डमी-ग्रेड SiC सबस्ट्रेट्स की गुणवत्ता की आवश्यकताएं तीनों श्रेणियों में सबसे कम हैं। वे आम तौर पर क्रिस्टल रॉड के दोनों सिरों पर निम्न-गुणवत्ता वाले खंडों का उपयोग करके निर्मित होते हैं और बुनियादी पीसने और पॉलिशिंग प्रक्रियाओं के माध्यम से संसाधित होते हैं।

वेफर की सतह खुरदरी है, और पॉलिशिंग सटीकता अपर्याप्त है; उनका दोष घनत्व अधिक है, और थ्रेडिंग डिस्लोकेशन और माइक्रोपाइप एक महत्वपूर्ण अनुपात के लिए जिम्मेदार हैं; विद्युत एकरूपता खराब है, और संपूर्ण वेफर की प्रतिरोधकता और चालकता में स्पष्ट अंतर हैं।  इसलिए, उनके पास उत्कृष्ट लागत-प्रभावशीलता लाभ है। सरलीकृत प्रसंस्करण तकनीक उनकी उत्पादन लागत को अन्य दो सबस्ट्रेट्स की तुलना में बहुत कम कर देती है, और उन्हें कई बार पुन: उपयोग किया जा सकता है।

डमी-ग्रेड सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट उन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं जहां उनकी गुणवत्ता के लिए कोई सख्त आवश्यकताएं नहीं हैं, जिनमें सेमीकंडक्टर उपकरण स्थापना के दौरान क्षमता भरना, उपकरण पूर्व-संचालन चरण के दौरान पैरामीटर अंशांकन, प्रक्रिया विकास के शुरुआती चरणों में पैरामीटर डिबगिंग और ऑपरेटरों के लिए उपकरण संचालन प्रशिक्षण शामिल हैं।

2. अनुसंधान ग्रेड SiC सबस्ट्रेट्स

अनुसंधान-ग्रेड की गुणवत्ता स्थितिSiC सबस्ट्रेट्सडमी ग्रेड और उत्पादन ग्रेड के बीच है और इसे अनुसंधान एवं विकास परिदृश्यों में बुनियादी विद्युत प्रदर्शन और सफाई आवश्यकताओं को पूरा करना होगा।

उनका क्रिस्टल दोष घनत्व डमी ग्रेड की तुलना में काफी कम है, लेकिन उत्पादन-ग्रेड मानकों को पूरा नहीं करता है। अनुकूलित रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग (सीएमपी) प्रक्रियाओं के माध्यम से, सतह की खुरदरापन को नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे चिकनाई में काफी सुधार होता है। प्रवाहकीय या अर्ध-इन्सुलेटिंग प्रकारों में उपलब्ध, वे आर एंड डी परीक्षण की सटीक आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, वेफर में विद्युत प्रदर्शन स्थिरता और एकरूपता प्रदर्शित करते हैं।  इसलिए, उनकी लागत डमी ग्रेड और उत्पादन ग्रेड SiC सबस्ट्रेट्स के बीच है।

अनुसंधान ग्रेड SiC सबस्ट्रेट्स का उपयोग प्रयोगशाला अनुसंधान एवं विकास परिदृश्यों, चिप डिजाइन समाधानों के कार्यात्मक सत्यापन, छोटे पैमाने पर प्रक्रिया व्यवहार्यता सत्यापन और प्रक्रिया मापदंडों के परिष्कृत अनुकूलन में किया जाता है।

3. उत्पादन-ग्रेड SiC सबस्ट्रेट्स

अर्धचालक उपकरणों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उत्पादन-ग्रेड सब्सट्रेट मुख्य सामग्री हैं। वे 99.99999999999% से अधिक की शुद्धता के साथ उच्चतम गुणवत्ता श्रेणी हैं, और उनका दोष घनत्व अत्यंत निम्न स्तर पर नियंत्रित होता है। 

उच्च परिशुद्धता रासायनिक मैकेनिकल पॉलिशिंग (सीएमपी) उपचार के बाद, आयामी सटीकता और सतह समतलता नैनोमीटर स्तर तक पहुंच गई है, और क्रिस्टल संरचना एकदम सही है। वे प्रवाहकीय और अर्ध-इन्सुलेटिंग सब्सट्रेट दोनों प्रकारों में समान प्रतिरोधकता के साथ उत्कृष्ट विद्युत एकरूपता प्रदान करते हैं। हालाँकि, कठोर कच्चे माल के चयन और जटिल उत्पादन प्रक्रिया नियंत्रण (उच्च उपज सुनिश्चित करने के लिए) के कारण, उनकी उत्पादन लागत तीन सब्सट्रेट प्रकारों में सबसे अधिक है। 

इस प्रकार का SiC सब्सट्रेट अंतिम-शिपमेंट सेमीकंडक्टर उपकरणों के बड़े पैमाने पर निर्माण के लिए उपयुक्त है, जिसमें SiC MOSFETs और शोट्की बैरियर डायोड (SBDs) का बड़े पैमाने पर उत्पादन, GaN-on-SiC RF और माइक्रोवेव उपकरणों का निर्माण, और उन्नत सेंसर और क्वांटम उपकरण जैसे उच्च-अंत उपकरणों का औद्योगिक उत्पादन शामिल है।