2 លទ្ធផលពិសោធន៍ និងការពិភាក្សា
២.១ស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីលកម្រាស់ និង ឯកសណ្ឋាន
កម្រាស់ស្រទាប់ Epitaxial កំហាប់សារធាតុដូពីង និងឯកសណ្ឋាន គឺជាសូចនាករស្នូលមួយសម្រាប់វិនិច្ឆ័យគុណភាពនៃបន្ទះបន្ទះ epitaxial។ កម្រាស់ដែលអាចគ្រប់គ្រងបានយ៉ាងត្រឹមត្រូវ កំហាប់សារធាតុដូពីង និងឯកសណ្ឋាននៅក្នុងបន្ទះបន្ទះ គឺជាគន្លឹះក្នុងការធានាបាននូវដំណើរការ និងភាពស៊ីសង្វាក់គ្នានៃឧបករណ៍ថាមពល SiCនិងកម្រាស់ស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ី និងឯកសណ្ឋាននៃកំហាប់សារធាតុដូពីងក៏ជាមូលដ្ឋានសំខាន់ៗសម្រាប់វាស់ស្ទង់សមត្ថភាពដំណើរការនៃឧបករណ៍អេពីតាក់ស៊ីផងដែរ។
រូបភាពទី 3 បង្ហាញពីភាពស្មើគ្នានៃកម្រាស់ និងខ្សែកោងចែកចាយនៃ 150 ម.ម និង 200 ម.មបន្ទះ SiC epitaxial។ យើងអាចមើលឃើញពីរូបភាពថា ខ្សែកោងចែកចាយកម្រាស់ស្រទាប់អេពីតាស៊ីយ៉ាល់គឺស៊ីមេទ្រីជុំវិញចំណុចកណ្តាលនៃបន្ទះសៀគ្វី។ ពេលវេលាដំណើរការអេពីតាស៊ីយ៉ាល់គឺ 600 វិនាទី កម្រាស់ស្រទាប់អេពីតាស៊ីយ៉ាល់ជាមធ្យមនៃបន្ទះសៀគ្វីអេពីតាស៊ីយ៉ាល់ 150 មីលីម៉ែត្រគឺ 10.89 អ៊ុម ហើយឯកសណ្ឋានកម្រាស់គឺ 1.05%។ តាមការគណនា អត្រាកំណើនអេពីតាស៊ីយ៉ាល់គឺ 65.3 អ៊ុម/ម៉ោង ដែលជាកម្រិតដំណើរការអេពីតាស៊ីយ៉ាល់លឿនធម្មតា។ ក្រោមពេលវេលាដំណើរការអេពីតាស៊ីយ៉ាល់ដូចគ្នា កម្រាស់ស្រទាប់អេពីតាស៊ីយ៉ាល់នៃបន្ទះសៀគ្វីអេពីតាស៊ីយ៉ាល់ 200 មីលីម៉ែត្រគឺ 10.10 អ៊ុម ឯកសណ្ឋានកម្រាស់គឺស្ថិតនៅក្នុងរង្វង់ 1.36% ហើយអត្រាកំណើនសរុបគឺ 60.60 អ៊ុម/ម៉ោង ដែលទាបជាងអត្រាកំណើនអេពីតាស៊ីយ៉ាល់ 150 មីលីម៉ែត្របន្តិច។ នេះដោយសារតែមានការខាតបង់ជាក់ស្តែងតាមផ្លូវ នៅពេលដែលប្រភពស៊ីលីកុន និងប្រភពកាបូនហូរពីផ្នែកខាងលើនៃបន្ទប់ប្រតិកម្មឆ្លងកាត់ផ្ទៃបន្ទះស្តើងទៅផ្នែកខាងក្រោមនៃបន្ទប់ប្រតិកម្ម ហើយផ្ទៃបន្ទះស្តើង 200 មីលីម៉ែត្រធំជាង 150 មីលីម៉ែត្រ។ ឧស្ម័នហូរកាត់ផ្ទៃបន្ទះស្តើង 200 មីលីម៉ែត្រក្នុងចម្ងាយឆ្ងាយជាង ហើយឧស្ម័នប្រភពដែលប្រើប្រាស់តាមផ្លូវគឺច្រើនជាង។ ក្រោមលក្ខខណ្ឌដែលបន្ទះស្តើងបន្តវិល កម្រាស់រួមនៃស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីលគឺស្តើងជាង ដូច្នេះអត្រាកំណើនយឺតជាង។ ជារួម ឯកសណ្ឋានកម្រាស់នៃបន្ទះស្តើង 150 មីលីម៉ែត្រ និង 200 មីលីម៉ែត្រគឺល្អឥតខ្ចោះ ហើយសមត្ថភាពដំណើរការរបស់ឧបករណ៍អាចបំពេញតម្រូវការរបស់ឧបករណ៍ដែលមានគុណភាពខ្ពស់។
២.២ កំហាប់ និងឯកសណ្ឋាននៃសារធាតុដូបសម្រាប់ស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ី
រូបភាពទី 4 បង្ហាញពីឯកសណ្ឋាននៃកំហាប់សារធាតុដូប និងការចែកចាយខ្សែកោងនៃ 150 mm និង 200 mmបន្ទះ SiC epitaxialដូចដែលអាចមើលឃើញពីរូបភាព ខ្សែកោងចែកចាយកំហាប់នៅលើបន្ទះស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីមានភាពស៊ីមេទ្រីជាក់ស្តែងទាក់ទងទៅនឹងចំណុចកណ្តាលនៃបន្ទះស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ី។ ឯកសណ្ឋានកំហាប់ដូបពីងនៃស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ និង 200 មីលីម៉ែត្រគឺ 2.80% និង 2.66% រៀងគ្នា ដែលអាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងក្នុងរង្វង់ 3% ដែលជាកម្រិតដ៏ល្អឥតខ្ចោះសម្រាប់ឧបករណ៍អន្តរជាតិស្រដៀងគ្នា។ ខ្សែកោងកំហាប់ដូបពីងនៃស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីត្រូវបានចែកចាយជារាង "W" តាមបណ្តោយទិសដៅអង្កត់ផ្ចិត ដែលភាគច្រើនត្រូវបានកំណត់ដោយវាលលំហូរនៃឡចំហាយអេពីតាក់ស៊ីជញ្ជាំងក្តៅផ្ដេក ពីព្រោះទិសដៅលំហូរខ្យល់នៃឡចំហាយកំណើនអេពីតាក់ស៊ីលំហូរខ្យល់ផ្ដេកគឺមកពីចុងចូលខ្យល់ (ខាងលើ) ហើយហូរចេញពីចុងខាងក្រោមតាមរបៀបឡាមីណាតាមរយៈផ្ទៃបន្ទះស្រទាប់។ ដោយសារតែអត្រា "ការថយចុះតាមផ្លូវ" នៃប្រភពកាបូន (C2H4) គឺខ្ពស់ជាងប្រភពស៊ីលីកុន (TCS) នៅពេលដែលបន្ទះសៀគ្វីបង្វិល C/Si ពិតប្រាកដនៅលើផ្ទៃបន្ទះសៀគ្វីថយចុះបន្តិចម្តងៗពីគែមទៅកណ្តាល (ប្រភពកាបូននៅកណ្តាលគឺតិចជាង) យោងទៅតាម "ទ្រឹស្តីទីតាំងប្រកួតប្រជែង" នៃ C និង N កំហាប់សារធាតុដូពីងនៅកណ្តាលបន្ទះសៀគ្វីថយចុះបន្តិចម្តងៗឆ្ពោះទៅគែម ដើម្បីទទួលបានឯកសណ្ឋានកំហាប់ដ៏ល្អឥតខ្ចោះ គែម N2 ត្រូវបានបន្ថែមជាសំណងក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ epitaxial ដើម្បីបន្ថយការថយចុះនៃកំហាប់សារធាតុដូពីងពីកណ្តាលទៅគែម ដូច្នេះខ្សែកោងកំហាប់សារធាតុដូពីងចុងក្រោយបង្ហាញរាង "W"។
២.៣ ពិការភាពស្រទាប់ Epitaxial
បន្ថែមពីលើកម្រាស់ និងកំហាប់សារធាតុដូប កម្រិតនៃការគ្រប់គ្រងពិការភាពស្រទាប់អេពីតាស៊ីលក៏ជាប៉ារ៉ាម៉ែត្រស្នូលសម្រាប់វាស់ស្ទង់គុណភាពនៃបន្ទះអេពីតាស៊ីល និងជាសូចនាករសំខាន់មួយនៃសមត្ថភាពដំណើរការនៃឧបករណ៍អេពីតាស៊ីល។ ទោះបីជា SBD និង MOSFET មានតម្រូវការខុសគ្នាសម្រាប់ពិការភាពក៏ដោយ ពិការភាពរូបរាងផ្ទៃដែលជាក់ស្តែងជាងនេះដូចជា ពិការភាពធ្លាក់ ពិការភាពត្រីកោណ ពិការភាពការ៉ុត ពិការភាពផ្កាយដុះកន្ទុយ ជាដើម ត្រូវបានកំណត់ថាជាពិការភាពឃាតករនៃឧបករណ៍ SBD និង MOSFET។ ប្រូបាប៊ីលីតេនៃការបរាជ័យនៃបន្ទះឈីបដែលមានពិការភាពទាំងនេះគឺខ្ពស់ ដូច្នេះការគ្រប់គ្រងចំនួននៃពិការភាពឃាតករគឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ការកែលម្អទិន្នផលបន្ទះឈីប និងកាត់បន្ថយថ្លៃដើម។ រូបភាពទី 5 បង្ហាញពីការចែកចាយនៃពិការភាពឃាតករនៃបន្ទះអេពីតាស៊ីល SiC ទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ និង 200 មីលីម៉ែត្រ។ ក្រោមលក្ខខណ្ឌដែលមិនមានភាពមិនស្មើគ្នាជាក់ស្តែងនៅក្នុងសមាមាត្រ C/Si ពិការភាពការ៉ុត និងពិការភាពផ្កាយដុះកន្ទុយអាចត្រូវបានលុបចោលជាមូលដ្ឋាន ខណៈពេលដែលពិការភាពធ្លាក់ និងពិការភាពត្រីកោណទាក់ទងនឹងការគ្រប់គ្រងអនាម័យក្នុងអំឡុងពេលប្រតិបត្តិការឧបករណ៍អេពីតាស៊ីល កម្រិតភាពមិនបរិសុទ្ធនៃផ្នែកក្រាហ្វីតនៅក្នុងបន្ទប់ប្រតិកម្ម និងគុណភាពនៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ ពីតារាងទី 2 យើងអាចមើលឃើញថាដង់ស៊ីតេពិការភាពឃាតករនៃបន្ទះសៀគ្វីអេពីតាក់ស៊ីទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ និង 200 មីលីម៉ែត្រអាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងក្នុងរង្វង់ 0.3 ភាគល្អិត/សង់ទីម៉ែត្រគូប ដែលជាកម្រិតដ៏ល្អឥតខ្ចោះសម្រាប់ឧបករណ៍ប្រភេទដូចគ្នា។ កម្រិតគ្រប់គ្រងដង់ស៊ីតេពិការភាពធ្ងន់ធ្ងរនៃបន្ទះសៀគ្វីអេពីតាក់ស៊ីទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ គឺល្អជាងបន្ទះសៀគ្វីអេពីតាក់ស៊ីទំហំ 200 មីលីម៉ែត្រ។ នេះដោយសារតែដំណើរការរៀបចំស្រទាប់ខាងក្រោមទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ មានភាពចាស់ទុំជាងបន្ទះសៀគ្វីទំហំ 200 មីលីម៉ែត្រ គុណភាពស្រទាប់ខាងក្រោមល្អជាង និងកម្រិតគ្រប់គ្រងភាពមិនបរិសុទ្ធនៃបន្ទប់ប្រតិកម្មក្រាហ្វីតទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ គឺល្អជាង។
២.៤ ភាពរដុបនៃផ្ទៃបន្ទះអេពីតាស៊ីល
រូបភាពទី 6 បង្ហាញរូបភាព AFM នៃផ្ទៃបន្ទះ SiC epitaxial ទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ និង 200 មីលីម៉ែត្រ។ យើងអាចមើលឃើញពីរូបភាពថា ភាពរដុបការ៉េមធ្យមរបស់ឫសផ្ទៃ Ra នៃបន្ទះ epitaxial ទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ និង 200 មីលីម៉ែត្រ គឺ 0.129 nm និង 0.113 nm រៀងៗខ្លួន ហើយផ្ទៃនៃស្រទាប់ epitaxial គឺរលោងដោយគ្មានបាតុភូតប្រមូលផ្តុំម៉ាក្រូជំហានជាក់ស្តែង។ បាតុភូតនេះបង្ហាញថា ការលូតលាស់នៃស្រទាប់ epitaxial តែងតែរក្សារបៀបលូតលាស់លំហូរជំហានក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ epitaxial ទាំងមូល ហើយមិនមានការប្រមូលផ្តុំជំហានកើតឡើងទេ។ យើងអាចមើលឃើញថា ដោយប្រើដំណើរការលូតលាស់ epitaxial ដែលបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើង ស្រទាប់ epitaxial រលោងអាចទទួលបាននៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមមុំទាបទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ និង 200 មីលីម៉ែត្រ។
៣ សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
បន្ទះស៊ីលីកូនប្រភេទ 4H-SiC ទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ និង 200 មីលីម៉ែត្រ ត្រូវបានរៀបចំដោយជោគជ័យលើស្រទាប់ខាងក្រោមក្នុងស្រុកដោយប្រើឧបករណ៍លូតលាស់បន្ទះស៊ីលីកូន SiC ទំហំ 200 មីលីម៉ែត្រ ដែលអភិវឌ្ឍដោយខ្លួនឯង ហើយដំណើរការបន្ទះស៊ីលីកូនប្រភេទដូចគ្នាដែលសមស្របសម្រាប់បន្ទះស៊ីលីកូនទំហំ 150 មីលីម៉ែត្រ និង 200 មីលីម៉ែត្រ ត្រូវបានបង្កើតឡើង។ អត្រាលូតលាស់បន្ទះស៊ីលីកូនអាចលើសពី 60 μm/h។ ខណៈពេលដែលបំពេញតាមតម្រូវការបន្ទះស៊ីលីកូនល្បឿនលឿន គុណភាពបន្ទះស៊ីលីកូនគឺល្អឥតខ្ចោះ។ ឯកសណ្ឋានកម្រាស់នៃបន្ទះស៊ីលីកូនប្រភេទ 150 មីលីម៉ែត្រ និង 200 មីលីម៉ែត្រ អាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងក្នុងរង្វង់ 1.5% ឯកសណ្ឋានកំហាប់តិចជាង 3% ដង់ស៊ីតេពិការភាពធ្ងន់ធ្ងរតិចជាង 0.3 ភាគល្អិត/សង់ទីម៉ែត្រការ៉េ ហើយភាពរដុបនៃផ្ទៃបន្ទះស៊ីលីកូនមធ្យម Ra តិចជាង 0.15 nm។ សូចនាករដំណើរការស្នូលនៃបន្ទះស៊ីលីកូនប្រភេទនេះគឺស្ថិតនៅកម្រិតខ្ពស់នៅក្នុងឧស្សាហកម្ម។
ប្រភព៖ ឧបករណ៍ពិសេសឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិច
អ្នកនិពន្ធ៖ Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(វិទ្យាស្ថានស្រាវជ្រាវទី ៤៨ នៃសាជីវកម្មបច្ចេកវិទ្យាអេឡិចត្រូនិចចិន ឆាងសា ហ៊ូណាន ៤១០១១១)
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ខែកញ្ញា-០៤-២០២៤