Is e film tana aon-chriostail sònraichte a th’ ann an sreath epitaxial a tha air fhàs air fo-strat wafer tro phròiseas epitaxial; canar wafer epitaxial ris an t-substrate agus am film epitaxial còmhla. Nam measg sin, nuair a thèid sreath epitaxial silicon carbide fhàs air fo-strat silicon carbide giùlaineach, bidh wafer epitaxial silicon carbide aonghnèitheach ga dhèanamh, agus faodar a dhèanamh nas fhaide air adhart ann an innealan cumhachd leithid diodes Schottky, MOSFETan, agus IGBTan. Is e an seòrsa fo-strat as fharsainge a thathas a’ cleachdadh an t-substrate 4H-SiC.
Leis gu bheil cha mhòr a h-uile inneal air a dhèanamh air sreathan epitaxial, tha buaidh mhòr aig càileachd an t-sreath epitaxial air coileanadh an inneil. Ach, tha buaidh aig giullachd criostalan agus fo-stratan air càileachd an t-sreath epitaxial, ga chur aig ìre chudromach sa ghnìomhachas agus a’ cluich pàirt chudromach na leasachadh.
Am measg nam prìomh dhòighean airson sreathan epitaxial silicon carbide ullachadh tha: tasgadh smùid; epitaxy ìre leaghaidh (LPE); epitaxy beam moileciuil (MBE); agus tasgadh smùid ceimigeach (CVD). Nam measg sin, is e tasgadh smùid ceimigeach (CVD) an dòigh as fharsainge a thathas a’ cleachdadh airson epitaxy aonghnèitheach 4H-SiC. Mar as trice bidh epitaxy CVD 4H-SiC a’ cleachdadh uidheamachd CVD, a nì cinnteach à leantainneachd structar criostail 4H-SiC fo theodhachd fàis àrd.
Ann an uidheam CVD, chan urrainnear an t-substrate a chur gu dìreach air uachdar meatailt no dìreach a chur air bonn airson tasgadh epitaxial, oir tha seo a’ toirt a-steach grunn nithean buaidh leithid stiùireadh sruthadh gas (còmhnard, dìreach), teòthachd, cuideam, daingneachadh, agus truailleadh bho ghràineanan a’ rùsgadh. Mar sin, tha feum air bonn taice; tha an t-substrate air a chur air treidhe, agus an uairsin tha tasgadh epitaxial air a dhèanamh air an t-substrate a’ cleachdadh teicneòlas CVD. Tha am bonn taice seo na bhonn grafait còmhdaichte le SiC.
Mar phrìomh phàirt, tha neart sònraichte àrd agus modulas sònraichte aig an t-substrate grafait, a bharrachd air deagh strì an aghaidh clisgeadh teirmeach agus creimeadh. Ach, rè cinneasachadh, tha an grafait buailteach do chreimeadh agus do rùsgadh pùdar air sgàth gasaichean creimneach agus todhar organometalach a tha air fhàgail, a’ lughdachadh beatha seirbheis an t-substrate gu mòr. Aig an aon àm, faodaidh am pùdar grafait a chaidh a rùsgadh na sgoltagan a thruailleadh. Ann an cinneasachadh wafers epitaxial silicon carbide, tha e air a bhith a’ sìor fhàs duilich coinneachadh ris na riatanasan a tha a’ sìor fhàs nas teinne airson stuthan grafait, a’ cuingealachadh an leasachaidh agus an cleachdadh practaigeach gu mòr. Mar thoradh air an sin,teicneòlas còmhdachaidhair nochdadh mar fhuasgladh.
Buannachdan còmhdach SiC ann an gnìomhachas leth-sheoltairean
Feumaidh feartan fiosaigeach is ceimigeach chòtaichean coinneachadh ri riatanasan teann airson strì an aghaidh teòthachd àrd agus creimeadh, oir tha iad sin a’ toirt buaidh dhìreach air toradh agus fad-beatha toraidh. Tha neart àrd, cruas àrd, co-èifeachd leudachaidh teirmeach ìosal, agus seoltachd teirmeach sàr-mhath aig stuth SiC, ga dhèanamh na stuth structarail agus leth-chonnsachaidh àrd-theodhachd deatamach. Nuair a thèid a chur air bun-stuthan grafait, tha na buannachdan aige a’ toirt a-steach:
1) Tha SiC an aghaidh creimeadh agus faodaidh e an t-substrate grafait a chòmhdach gu tur. Tha an dùmhlachd àrd aige a’ cur casg air milleadh bho ghasan creimneach.
2) Tha seoltachd teirmeach àrd agus neart ceangail làidir aig SiC leis an t-substrate grafait, a’ dèanamh cinnteach gu bheil an còmhdach slàn eadhon às deidh cuairtean teòthachd àrd-ìosal a-rithist.
3) Tha seasmhachd cheimigeach sàr-mhath aig SiC, a’ cur casg air fàilligeadh còmhdach ann an àileachdan àrd-theodhachd, creimneach.
A bharrachd air sin, feumaidh àmhainnean epitaxial air an dèanamh de dhiofar stuthan treallaich grafait le sònrachaidhean coileanaidh sònraichte. Feumaidh co-èifeachd leudachaidh teirmeach an stuth grafait a bhith co-chòrdail ri teòthachd fàis an àmhainn epitaxial. Mar eisimpleir, leis gu bheil teòthachd fàis epitaxy silicon carbide àrd, tha feum air treallaich le ìre àrd de mhaidseadh co-èifeachd leudachaidh teirmeach. Chan eil mòran eadar-dhealachaidh eadar co-èifeachd leudachaidh teirmeach SiC agus co-èifeachd grafait, ga fhàgail mar an stuth as fheàrr airson uachdar fo-stratan grafait a chòmhdach.
Tha SiC ri fhaighinn ann an iomadh cruth criostail, agus is iad na seòrsaichean 3C, 4H, agus 6H as cumanta an-dràsta, gach fear a’ frithealadh diofar thagraidhean. Mar eisimpleir, thathas a’ cleachdadh 4H-SiC gus innealan àrd-chumhachd a dhèanamh; is e 6H-SiC an fheadhainn as seasmhaiche agus thathas ga chleachdadh gus innealan optoelectronic a dhèanamh; agus thathas a’ cleachdadh 3C-SiC, air sgàth cho coltach ‘s a tha e ri GaN, gus sreathan epitaxial GaN a dhèanamh airson innealan RF SiC-GaN a dhèanamh. Canar β-SiC ri 3C-SiC cuideachd. Is e prìomh thagradh β-SiC mar stuth film tana agus còmhdach; mar thoradh air an sin, is e β-SiC am prìomh stuth a thathas a’ cleachdadh airson còmhdach an-dràsta.
Mar stuth cumanta a thathas a’ cleachdadh ann an cinneasachadh leth-chonnsachaidh, thathas a’ cleachdadh còtaichean SiC sa mhòr-chuid ann am pròiseasan leithid ullachadh fo-strat, epitaxy, oxidation agus sgaoileadh, gràbhaladh, agus implantachadh ian. Feumaidh feartan fiosaigeach is ceimigeach a’ chòtaidh coinneachadh ri riatanasan teann airson strì an aghaidh teòthachd àrd agus strì an aghaidh creimeadh, oir tha buaidh dhìreach aca sin air toradh agus fad-beatha toraidh. Mar thoradh air an sin, tha ullachadh chòtaichean SiC deatamach.
Pròiseas airson còmhdach silicon carbide ullachadh
An-dràsta, ’s e na prìomh dhòighean airson còmhdach SiC ullachadh an dòigh sol-gel, an dòigh leabachaidh, còmhdach bruis, spraeadh plasma, ath-bhualadh smùid ceimigeach (CVR), agus tasgadh smùid ceimigeach (CVD).
Modh Leabaidh
’S e seòrsa de shintearachd staid-chruaidh aig teòthachd àrd a tha san dòigh seo. Bidh e sa mhòr-chuid a’ cleachdadh measgachadh de phùdar silicon (Si) agus pùdar gualain (C) mar am pùdar leabachaidh. Tha fo-strat grafait air a chur taobh a-staigh a’ phùdair leabachaidh agus air a shintearachd aig teòthachd àrd ann an àile gas neo-ghnìomhach, a’ cruthachadh còmhdach SiC mu dheireadh air uachdar an fho-strat grafait. Tha pròiseas sìmplidh agus greamachadh math eadar an còmhdach agus an fo-strat aig an dòigh seo; ge-tà, chan eil an còmhdach a’ nochdadh co-ionannachd cho math ri taobh an tighead agus tha e buailteach grunn phòran a leasachadh, agus mar thoradh air sin chan eil e a’ seasamh an aghaidh oxidation cho math.
Modh Còmhdaich Bruis
Tha an dòigh còmhdach bruis sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach a bhith a’ cur stuth amh leaghaidh air uachdar an t-substrate grafait, agus an uairsin ga leigheas aig teòthachd shònraichte gus an còmhdach a chruthachadh. Tha an dòigh seo sìmplidh agus cosg-èifeachdach; ge-tà, tha an còmhdach a thig às a’ nochdadh greamachadh lag ris an t-substrate, droch aonfhoirmeachd, agus tha e caran tana le strì an aghaidh ocsaididh ìosal, agus mar sin feumar dòighean a bharrachd.
Modh Spraeidh Plasma
Tha an dòigh spraeadh plasma a’ toirt a-steach gunna plasma a chleachdadh gus stuth amh leaghte no leth-leaghte a spraeadh air uachdar an t-substrate grafait, a bhios an uairsin a’ cruadhachadh agus a’ ceangal gus còmhdach a chruthachadh. Tha an dòigh seo sìmplidh a chleachdadh agus faodaidh i còmhdach silicon carbide a tha an ìre mhath dùmhail a thoirt gu buil; ge-tà, bidh na còmhdach a thig às ro thana gu tric, agus mar thoradh air sin chan eil iad an aghaidh oxidation cho math. Mar sin, mar as trice bithear ga chleachdadh ann an ullachadh chòmhdach co-dhèanta SiC gus càileachd a’ chòmhdaich a leasachadh.
Modh Gel-Sol
Tha an dòigh gel-sol sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach fuasgladh sol aonfhoirmeil, follaiseach ullachadh gus uachdar an t-substrate a chòmhdach. Às deidh dha tiormachadh gu bhith na gel, thèid an stuth a shintearachd gus an còmhdach a chruthachadh. Tha an dòigh seo sìmplidh ri obrachadh agus tha i an ìre mhath saor; ge-tà, tha eas-bhuannachdan aig na còmhdach a thig às a sin leithid strì an aghaidh clisgeadh teirmeach ìosal agus claonadh sgàineadh, a’ cuingealachadh an cleachdadh farsaing.
Modh Ath-bhualadh Ceò Ceimigeach (CVR)
Bidh CVR sa mhòr-chuid a’ cleachdadh pùdar Si agus SiO₂ gus ceò SiO₂ a chruthachadh aig teòthachd àrd, a’ piobrachadh sreath de ath-bheachdan ceimigeach air uachdar an t-substrate Si gus còmhdach SiC a chruthachadh. Bidh an còmhdach SiC a thèid a dhèanamh leis an dòigh seo a’ ceangal gu teann ris an t-substrate; ge-tà, tha an teòthachd ath-bhualaidh àrd, agus tha a’ chosgais cuideachd an ìre mhath àrd.
Tasgadh Ceò Ceimigeach (CVD)
’S e CVD an teicneòlas as cudromaiche an-dràsta airson còtaichean SiC ullachadh air uachdar an t-substrate. Tha am prìomh phròiseas a’ toirt a-steach sreath de ath-bheachdan fiosaigeach-cheimigeach eadar luchd-freagairt gasach agus uachdar an t-substrate, agus mu dheireadh bidh còmhdach SiC air a thasgadh. Bidh còtaichean SiC air an dèanamh le teicneòlas CVD a’ ceangal gu teann ri uachdar an t-substrate agus faodaidh iad strì an aghaidh oxidation agus strì an aghaidh ablation an stuth substrate a leasachadh gu h-èifeachdach; ge-tà, feumaidh an dòigh seo ùine thasgaidh car fada, agus tha cuid de phàirtean puinnseanta anns na gasaichean ath-bhualaidh.
Gluasadan ann an Còmhdaichean SiC
Bithear a’ cleachdadh chòtaichean SiC sa mhòr-chuid mar stuthan consumichte ann an saothrachadh leth-chonnsachaidh, le prìomh mheatairean coileanaidh a’ gabhail a-steach cunbhalachd chòtaichean, co-èifeachd leudachaidh teirmeach, agus seoltachd teirmeach. Ged a tha iarrtas mòr dachaigheil ann airson chòtaichean SiC ann an Sìona, tha an teicneòlas fhathast neo-aibidh. Thar lear, chan eil ach aon chompanaidh sna SA ag obair san raon seo, agus tha na toraidhean aca car daor.
Bàtaichean criostail’S e stuthan consumichte a thathas a’ cleachdadh ann an cinneasachadh epitaxial a dh’ fhaodas grafait còmhdaichte le SiC a chur na àite, ged a tha meud a’ mhargaidh beag. An ath rud tha grafait còmhdaichte le TaC, a tha a’ tabhann strì an aghaidh creimeadh ceimigeach nas fheàrr na grafait lom no grafait còmhdaichte le SiC, ach tha e ro dhaor agus fhathast aig ìrean tràtha leasachaidh. An-dràsta, tha companaidhean dachaigheil leithidLiufang semiconductor, Semicera, agusVetek Semiconductoran sàs ann an R&D san raon seo.
Àm puist: 20 Cèitean 2026