ሴሚኮንዳክተር ክፍሎች - በሲሲ የተሸፈነ ግራፋይት መሰረት

በብረት-ኦርጋኒክ የኬሚካል ትነት ማስቀመጫ (MOCVD) መሳሪያዎች ውስጥ የሲሲ ሽፋን ያላቸው የግራፋይት መሰረቶች በተለምዶ ነጠላ ክሪስታል ንጣፎችን ለመደገፍ እና ለማሞቅ ያገለግላሉ። የSiC ሽፋን ያለው የግራፋይት መሰረት የሙቀት መረጋጋት፣ የሙቀት ወጥነት እና ሌሎች የአፈጻጸም መለኪያዎች በኤፒታክሲያል ቁስ እድገት ጥራት ላይ ወሳኝ ሚና ይጫወታሉ፣ ስለዚህ የMOCVD መሳሪያዎች ዋና ቁልፍ አካል ነው።

በዋፈር ማምረቻ ሂደት ውስጥ፣ የመሳሪያዎችን ማምረት ለማመቻቸት በአንዳንድ የዋፈር ንጣፎች ላይ የኤፒታክሲያል ንብርብሮች የበለጠ ይገነባሉ። የተለመዱ የ LED ብርሃን አመንጪ መሳሪያዎች በሲሊኮን ንጣፎች ላይ የGaAs ኤፒታክሲያል ንብርብሮችን ማዘጋጀት አለባቸው፤ የSiC ኤፒታክሲያል ንብርብር ለከፍተኛ ቮልቴጅ፣ ለከፍተኛ ጅረት እና ለሌሎች የኃይል አፕሊኬሽኖች እንደ SBD፣ MOSFET፣ ወዘተ ላሉ መሳሪያዎች ግንባታ በሚመራው SiC ንጣፎች ላይ ይበቅላል፤ የGaN ኤፒታክሲያል ንብርብር HEMT እና እንደ ግንኙነት ላሉ የRF አፕሊኬሽኖች ሌሎች መሳሪያዎችን ለመገንባት ከፊል-ኢንሱሌትድ SiC ንጣፎች ላይ የተገነባ ነው። ይህ ሂደት ከCVD መሳሪያዎች የማይነጣጠል ነው።

በሲቪዲ መሳሪያዎች ውስጥ፣ ንጣፉ በቀጥታ በብረት ላይ መቀመጥ ወይም በቀላሉ ለኤፒታክሲያል ክምችት በመሠረት ላይ መቀመጥ አይችልም፣ ምክንያቱም የጋዝ ፍሰት (አግድም፣ ቀጥ ያለ)፣ የሙቀት መጠን፣ ግፊት፣ ጥገና፣ የብክለት መፍሰስ እና ሌሎች የተጽዕኖ ምክንያቶችን ያካትታል። ስለዚህ፣ ቤዝ መጠቀም እና ከዚያም ንጣፉን በዲስኩ ላይ ማስቀመጥ እና ከዚያም የሲሲ ሽፋን ባለው የግራፋይት መሰረት (ትሪ በመባልም ይታወቃል) ላይ ኤፒታክሲያል ክምችት ለማድረግ የሲቪዲ ቴክኖሎጂን መጠቀም ያስፈልጋል።

በብረት-ኦርጋኒክ የኬሚካል ትነት ማስቀመጫ (MOCVD) መሳሪያዎች ውስጥ የሲሲ ሽፋን ያላቸው የግራፋይት መሰረቶች በተለምዶ ነጠላ ክሪስታል ንጣፎችን ለመደገፍ እና ለማሞቅ ያገለግላሉ። የSiC ሽፋን ያለው የግራፋይት መሰረት የሙቀት መረጋጋት፣ የሙቀት ወጥነት እና ሌሎች የአፈጻጸም መለኪያዎች በኤፒታክሲያል ቁስ እድገት ጥራት ላይ ወሳኝ ሚና ይጫወታሉ፣ ስለዚህ የMOCVD መሳሪያዎች ዋና ቁልፍ አካል ነው።

የብረት-ኦርጋኒክ የኬሚካል ትነት ማስቀመጫ (MOCVD) በሰማያዊ LED ውስጥ የGaN ፊልሞችን ኤፒታክሲያል እድገት ለማድረግ ዋናው ቴክኖሎጂ ነው። ቀላል አሠራር፣ ቁጥጥር የሚደረግበት የእድገት መጠን እና የGaN ፊልሞች ከፍተኛ ንፅህና ጥቅሞች አሉት። በMOCVD መሳሪያዎች የምላሽ ክፍል ውስጥ አስፈላጊ አካል እንደመሆኑ መጠን፣ ለGaN ፊልም ኤፒታክሲያል እድገት የሚውለው የመሸከሚያ መሰረት ከፍተኛ የሙቀት መቋቋም፣ ወጥ የሆነ የሙቀት ማስተላለፊያ፣ ጥሩ የኬሚካል መረጋጋት፣ ጠንካራ የሙቀት ድንጋጤ መቋቋም፣ ወዘተ ጥቅሞች ሊኖሩት ይገባል። የግራፋይት ቁሳቁስ ከላይ የተጠቀሱትን ሁኔታዎች ሊያሟላ ይችላል።

የ MOCVD መሳሪያዎች ዋና ዋና ክፍሎች አንዱ እንደመሆኑ መጠን የግራፊት መሰረት የንጣፉ ተሸካሚ እና የማሞቂያ አካል ሲሆን ይህም የፊልም ቁሳቁስ ወጥነት እና ንፅህናን በቀጥታ የሚወስን ስለሆነ ጥራቱ በቀጥታ የኤፒታክሲያል ሉህ ዝግጅት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል፣ እና በተመሳሳይ ጊዜ የአጠቃቀም ብዛት እየጨመረ እና የስራ ሁኔታዎች ሲቀየሩ ለመልበስ በጣም ቀላል ነው፣ ይህም የፍጆታ ዕቃዎች አካል ነው።

ግራፋይት እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት ማስተላለፊያ እና መረጋጋት ቢኖረውም፣ እንደ MOCVD መሳሪያዎች መሰረታዊ አካል ጥሩ ጥቅም አለው፣ ነገር ግን በምርት ሂደት ውስጥ ግራፋይት በዝገት ጋዞች እና በብረታ ብረት ኦርጋኒክ ቅሪቶች ምክንያት ዱቄቱን ያበላሻል፣ እና የግራፋይት መሰረት የአገልግሎት ዘመን በእጅጉ ይቀንሳል። በተመሳሳይ ጊዜ የሚወድቀው የግራፋይት ዱቄት በቺፑ ላይ ብክለት ያስከትላል።

የሽፋን ቴክኖሎጂ ብቅ ማለት የገጽታ ዱቄት መጠገንን፣ የሙቀት አማቂነትን ማሻሻል እና የሙቀት ስርጭትን እኩል ማድረግ ይችላል፣ ይህም ይህንን ችግር ለመፍታት ዋናው ቴክኖሎጂ ሆኗል። በ MOCVD መሳሪያዎች ውስጥ የግራፋይት መሰረት አካባቢን ይጠቀማል፣ የግራፋይት ቤዝ ወለል ሽፋን የሚከተሉትን ባህሪያት ማሟላት አለበት፡

(1) የግራፋይት መሰረቱ ሙሉ በሙሉ ሊጠቀለል ይችላል፣ እና ጥጋቱ ጥሩ ነው፣ አለበለዚያ የግራፋይት መሰረቱ በዝገት ጋዝ ውስጥ ለመበላሸት ቀላል ነው።

(2) ከበርካታ ከፍተኛ የሙቀት መጠን እና ዝቅተኛ የሙቀት ዑደቶች በኋላ ሽፋኑ በቀላሉ እንዳይወድቅ ለማረጋገጥ ከግራፋይት ቤዝ ጋር ያለው ጥምረት ጥንካሬ ከፍተኛ ነው።

(3) ከፍተኛ ሙቀት እና ዝገት ባለበት አካባቢ የሽፋን ውድቀትን ለማስወገድ ጥሩ የኬሚካል መረጋጋት አለው።

SiC የዝገት መቋቋም፣ ከፍተኛ የሙቀት አማቂነት፣ የሙቀት ድንጋጤ መቋቋም እና ከፍተኛ የኬሚካል መረጋጋት ጥቅሞች አሉት፣ እና በGaN ኤፒታክሲያል ከባቢ አየር ውስጥ በጥሩ ሁኔታ ሊሠራ ይችላል። በተጨማሪም፣ የSiC የሙቀት መስፋፋት ኮፊሸንት ከግራፋይት በጣም ትንሽ ስለሚለያይ SiC የግራፋይት መሰረትን ወለል ለመሸፈን ተመራጭ ቁሳቁስ ነው።

በአሁኑ ጊዜ የተለመደው SiC በዋናነት 3C፣ 4H እና 6H አይነት ሲሆን የተለያዩ የክሪስታል አይነቶች የSiC አጠቃቀሞች የተለያዩ ናቸው። ለምሳሌ፣ 4H-SiC ከፍተኛ ኃይል ያላቸውን መሳሪያዎች ማምረት ይችላል፤ 6H-SiC በጣም የተረጋጋ እና የፎቶኤሌክትሪክ መሳሪያዎችን ማምረት ይችላል፤ ከGaN ጋር ተመሳሳይ በሆነ አወቃቀሩ ምክንያት፣ 3C-SiC የGaN ኤፒታክሲያል ንብርብር ለማምረት እና የSiC-GaN RF መሳሪያዎችን ለማምረት ሊያገለግል ይችላል። 3C-SiC በተለምዶ β-SiC በመባልም ይታወቃል፣ እና የβ-SiC ጠቃሚ አጠቃቀም እንደ ፊልም እና ሽፋን ቁሳቁስ ነው፣ ስለዚህ β-SiC በአሁኑ ጊዜ ለመሸፈን ዋናው ቁሳቁስ ነው።