SiC सेमीकंडक्टर में ग्रेफाइट की शुद्धिकरण तकनीक

SiC सेमीकंडक्टर्स में ग्रेफाइट का अनुप्रयोग और शुद्धता का महत्व

सीसासिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सेमीकंडक्टर के उत्पादन में महत्वपूर्ण है, जो अपने असाधारण तापीय और विद्युत गुणों के लिए जाना जाता है। यह SiC को उच्च-शक्ति, उच्च-तापमान और उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है। SiC सेमीकंडक्टर निर्माण में,ग्रेफाइटके लिए सामान्यतः प्रयोग किया जाता हैक्रूसिबल, हीटर, और अन्य उच्च तापमान प्रसंस्करण घटकइसकी उत्कृष्ट तापीय चालकता, रासायनिक स्थिरता और तापीय आघात के प्रतिरोध के कारण। हालाँकि, इन भूमिकाओं में ग्रेफाइट की प्रभावशीलता काफी हद तक इसकी शुद्धता पर निर्भर करती है। ग्रेफाइट में अशुद्धियाँ SiC क्रिस्टल में अवांछित दोष ला सकती हैं, अर्धचालक उपकरणों के प्रदर्शन को ख़राब कर सकती हैं, और समग्र विनिर्माण प्रक्रिया उपज को कम कर सकती हैं। इलेक्ट्रिक वाहनों, नवीकरणीय ऊर्जा और दूरसंचार जैसे उद्योगों में SiC अर्धचालकों की बढ़ती मांग के साथ, अल्ट्रा-शुद्ध ग्रेफाइट की आवश्यकता अधिक महत्वपूर्ण हो गई है। उच्च शुद्धता वाला ग्रेफाइट यह सुनिश्चित करता है कि SiC अर्धचालकों की कठोर गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा किया जाता है, जिससे निर्माताओं को बेहतर प्रदर्शन और विश्वसनीयता के साथ उपकरणों का उत्पादन करने में मदद मिलती है। इसलिए, अति-उच्च शुद्धता प्राप्त करने के लिए उन्नत शुद्धिकरण विधियों का विकासग्रेफाइटSiC सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकियों की अगली पीढ़ी का समर्थन करने के लिए आवश्यक है।

भौतिक रासायनिक शुद्धि

शुद्धिकरण प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति और तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास ने एक नई ग्रेफाइट शुद्धि विधि के उद्भव को जन्म दिया है जिसे भौतिक रासायनिक शुद्धि के रूप में जाना जाता है। इस विधि में रखना शामिल हैग्रेफाइट उत्पादहीटिंग के लिए वैक्यूम भट्टी में। भट्ठी में वैक्यूम बढ़ाने से, ग्रेफाइट उत्पादों में अशुद्धियाँ अपने संतृप्त वाष्प दबाव तक पहुंचने पर अस्थिर हो जाएंगी। इसके अतिरिक्त, हैलोजन गैस का उपयोग ग्रेफाइट अशुद्धियों में उच्च पिघलने और क्वथनांक वाले ऑक्साइड को कम पिघलने और क्वथनांक वाले हैलाइड में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, जिससे वांछित शुद्धिकरण प्रभाव प्राप्त होता है।

उच्च शुद्धता वाले ग्रेफाइट उत्पादतीसरी पीढ़ी के सेमीकंडक्टर सिलिकॉन कार्बाइड के लिए आमतौर पर ≥99.9995% की शुद्धता की आवश्यकता के साथ भौतिक और रासायनिक तरीकों का उपयोग करके शुद्धिकरण किया जाता है। शुद्धता के अलावा, कुछ अशुद्धता तत्वों की सामग्री के लिए विशिष्ट आवश्यकताएं हैं, जैसे बी अशुद्धता सामग्री ≤0.05 × 10^-6 और अल अशुद्धता सामग्री ≤0.05 ×10^-6।

भट्ठी के तापमान और वैक्यूम स्तर को बढ़ाने से ग्रेफाइट उत्पादों में कुछ अशुद्धियों का स्वचालित वाष्पीकरण होता है, जिससे अशुद्धता दूर हो जाती है। जिन अशुद्ध तत्वों को हटाने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, उन्हें कम पिघलने और क्वथनांक वाले हैलाइड में परिवर्तित करने के लिए हैलोजन गैस का उपयोग किया जाता है। इन विधियों के संयोजन से ग्रेफाइट में मौजूद अशुद्धियाँ प्रभावी ढंग से दूर हो जाती हैं।

उदाहरण के लिए, हैलोजन समूह से क्लोरीन गैस को ग्रेफाइट अशुद्धियों में ऑक्साइड को क्लोराइड में परिवर्तित करने के लिए शुद्धिकरण प्रक्रिया के दौरान पेश किया जाता है। उनके ऑक्साइड की तुलना में क्लोराइड के पिघलने और क्वथनांक काफी कम होने के कारण, ग्रेफाइट में अशुद्धियों को बहुत उच्च तापमान की आवश्यकता के बिना हटाया जा सकता है।

शुद्धिकरण प्रक्रिया

तीसरी पीढ़ी के SiC अर्धचालकों में उपयोग किए जाने वाले उच्च शुद्धता वाले ग्रेफाइट उत्पादों को शुद्ध करने से पहले, वांछित अंतिम शुद्धता, विशिष्ट अशुद्धियों के स्तर और ग्रेफाइट उत्पादों की प्रारंभिक शुद्धता के आधार पर उचित प्रक्रिया योजना निर्धारित करना आवश्यक है। प्रक्रिया को बोरान (बी) और एल्यूमीनियम (अल) जैसे महत्वपूर्ण तत्वों को चुनिंदा रूप से हटाने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए। शुद्धिकरण योजना प्रारंभिक और लक्ष्य शुद्धता स्तरों के साथ-साथ विशिष्ट तत्वों की आवश्यकताओं का आकलन करके तैयार की जाती है। इसमें इष्टतम और सबसे अधिक लागत प्रभावी शुद्धिकरण प्रक्रिया का चयन करना शामिल है, जिसमें हैलोजन गैस, भट्ठी का दबाव और प्रक्रिया तापमान मापदंडों का निर्धारण शामिल है। फिर प्रक्रिया को पूरा करने के लिए इन प्रक्रिया डेटा को शुद्धिकरण उपकरण में इनपुट किया जाता है। शुद्धिकरण के बाद, आवश्यक मानकों के अनुपालन को सत्यापित करने के लिए तृतीय-पक्ष परीक्षण आयोजित किया जाता है, और योग्य उत्पादों को अंतिम उपयोगकर्ता तक पहुंचाया जाता है।