គ្រឿងបន្លាស់​ស៊ីមីកុងដុកទ័រ – មូលដ្ឋាន​ក្រាហ្វីត​ស្រោប​ដោយ SiC

មូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោប SiC ត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅដើម្បីទ្រទ្រង់ និងកំដៅស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់តែមួយនៅក្នុងឧបករណ៍ដាក់ចំហាយគីមីលោហៈ-សរីរាង្គ (MOCVD)។ ស្ថេរភាពកម្ដៅ ឯកសណ្ឋានកម្ដៅ និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការផ្សេងទៀតនៃមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោប SiC ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងគុណភាពនៃការលូតលាស់សម្ភារៈ epitaxial ដូច្នេះវាគឺជាសមាសធាតុសំខាន់ស្នូលនៃឧបករណ៍ MOCVD។

នៅក្នុងដំណើរការនៃការផលិតបន្ទះសៀគ្វី ស្រទាប់អេពីតាស៊ីលត្រូវបានសាងសង់បន្ថែមទៀតនៅលើស្រទាប់បន្ទះសៀគ្វីមួយចំនួន ដើម្បីសម្រួលដល់ការផលិតឧបករណ៍។ ឧបករណ៍បញ្ចេញពន្លឺ LED ធម្មតាត្រូវការរៀបចំស្រទាប់អេពីតាស៊ីលនៃ GaAs នៅលើស្រទាប់ស៊ីលីកុន; ស្រទាប់អេពីតាស៊ីល SiC ត្រូវបានដាំដុះនៅលើស្រទាប់ SiC ដែលដឹកនាំចរន្ត សម្រាប់ការសាងសង់ឧបករណ៍ដូចជា SBD, MOSFET ជាដើម សម្រាប់វ៉ុលខ្ពស់ ចរន្តខ្ពស់ និងកម្មវិធីថាមពលផ្សេងទៀត។ ស្រទាប់អេពីតាស៊ីល GaN ត្រូវបានសាងសង់នៅលើស្រទាប់ SiC ពាក់កណ្តាលអ៊ីសូឡង់ ដើម្បីសាងសង់បន្ថែមទៀត HEMT និងឧបករណ៍ផ្សេងទៀតសម្រាប់កម្មវិធី RF ដូចជាការទំនាក់ទំនង។ ដំណើរការនេះមិនអាចបំបែកចេញពីឧបករណ៍ CVD បានទេ។

នៅក្នុងឧបករណ៍ CVD ស្រទាប់ខាងក្រោមមិនអាចដាក់ដោយផ្ទាល់លើលោហៈ ឬគ្រាន់តែដាក់លើមូលដ្ឋានសម្រាប់ការដាក់ស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីលបានទេ ព្រោះវាពាក់ព័ន្ធនឹងលំហូរឧស្ម័ន (ផ្ដេក បញ្ឈរ) សីតុណ្ហភាព សម្ពាធ ការជួសជុល ការស្រក់សារធាតុបំពុល និងទិដ្ឋភាពផ្សេងទៀតនៃកត្តាឥទ្ធិពល។ ដូច្នេះ ត្រូវការមូលដ្ឋាន ហើយបន្ទាប់មកស្រទាប់ខាងក្រោមត្រូវបានដាក់នៅលើឌីស ហើយបន្ទាប់មកការដាក់ស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីលត្រូវបានអនុវត្តនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យា CVD ហើយមូលដ្ឋាននេះគឺជាមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោបដោយ SiC (ត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជាថាស)។

មូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោប SiC ត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅដើម្បីទ្រទ្រង់ និងកំដៅស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់តែមួយនៅក្នុងឧបករណ៍ដាក់ចំហាយគីមីលោហៈ-សរីរាង្គ (MOCVD)។ ស្ថេរភាពកម្ដៅ ឯកសណ្ឋានកម្ដៅ និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការផ្សេងទៀតនៃមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោប SiC ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងគុណភាពនៃការលូតលាស់សម្ភារៈ epitaxial ដូច្នេះវាគឺជាសមាសធាតុសំខាន់ស្នូលនៃឧបករណ៍ MOCVD។

ការដាក់ចំហាយគីមីលោហៈ-សរីរាង្គ (MOCVD) គឺជាបច្ចេកវិទ្យាសំខាន់សម្រាប់ការលូតលាស់ epitaxial នៃខ្សែភាពយន្ត GaN នៅក្នុង LED ពណ៌ខៀវ។ វាមានគុណសម្បត្តិនៃប្រតិបត្តិការសាមញ្ញ អត្រាកំណើនដែលអាចគ្រប់គ្រងបាន និងភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់នៃខ្សែភាពយន្ត GaN។ ក្នុងនាមជាសមាសធាតុសំខាន់នៅក្នុងបន្ទប់ប្រតិកម្មនៃឧបករណ៍ MOCVD មូលដ្ឋានទ្រទ្រង់ដែលប្រើសម្រាប់ការលូតលាស់ epitaxial នៃខ្សែភាពយន្ត GaN ត្រូវតែមានគុណសម្បត្តិនៃភាពធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ចរន្តកំដៅឯកសណ្ឋាន ស្ថេរភាពគីមីល្អ ធន់នឹងការឆក់កម្ដៅខ្លាំង។ល។ សម្ភារៈក្រាហ្វីតអាចបំពេញលក្ខខណ្ឌខាងលើ។

ក្នុងនាមជាសមាសធាតុស្នូលមួយនៃឧបករណ៍ MOCVD មូលដ្ឋានក្រាហ្វីតគឺជាឧបករណ៍ផ្ទុក និងជាតួកំដៅនៃស្រទាប់ខាងក្រោម ដែលកំណត់ដោយផ្ទាល់នូវឯកសណ្ឋាន និងភាពបរិសុទ្ធនៃសម្ភារៈខ្សែភាពយន្ត ដូច្នេះគុណភាពរបស់វាប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់ការរៀបចំសន្លឹកអេពីតាស៊ីល ហើយក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃចំនួននៃការប្រើប្រាស់ និងការផ្លាស់ប្តូរលក្ខខណ្ឌការងារ វាងាយស្រួលពាក់ណាស់ ដែលជាកម្មសិទ្ធិរបស់សម្ភារៈប្រើប្រាស់។

ទោះបីជាក្រាហ្វីតមានចរន្តកំដៅ និងស្ថេរភាពល្អឥតខ្ចោះក៏ដោយ វាមានគុណសម្បត្តិល្អជាសមាសធាតុមូលដ្ឋាននៃឧបករណ៍ MOCVD ប៉ុន្តែនៅក្នុងដំណើរការផលិត ក្រាហ្វីតនឹងច្រេះម្សៅដោយសារតែសំណល់នៃឧស្ម័នច្រេះ និងសារធាតុសរីរាង្គលោហធាតុ ហើយអាយុកាលសេវាកម្មនៃមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតនឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ម្សៅក្រាហ្វីតដែលធ្លាក់នឹងបណ្តាលឱ្យមានការបំពុលដល់បន្ទះឈីប។

ការលេចចេញនូវបច្ចេកវិទ្យាថ្នាំកូតអាចផ្តល់នូវការជួសជុលម្សៅលើផ្ទៃ បង្កើនចរន្តកំដៅ និងធ្វើឱ្យការចែកចាយកំដៅស្មើគ្នា ដែលបានក្លាយជាបច្ចេកវិទ្យាចម្បងដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានេះ។ មូលដ្ឋានក្រាហ្វីតនៅក្នុងបរិយាកាសប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ MOCVD ថ្នាំកូតផ្ទៃមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតគួរតែបំពេញតាមលក្ខណៈដូចខាងក្រោម៖

(1) មូលដ្ឋានក្រាហ្វីតអាចត្រូវបានរុំព័ទ្ធទាំងស្រុង ហើយដង់ស៊ីតេគឺល្អ បើមិនដូច្នោះទេ មូលដ្ឋានក្រាហ្វីតងាយនឹងច្រេះនៅក្នុងឧស្ម័នច្រេះ។

(2) កម្លាំងរួមផ្សំជាមួយមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតគឺខ្ពស់ ដើម្បីធានាថាថ្នាំកូតមិនងាយជ្រុះបន្ទាប់ពីវដ្តសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងសីតុណ្ហភាពទាបជាច្រើនដង។

(3) វាមានស្ថេរភាពគីមីល្អ ដើម្បីជៀសវាងការបរាជ័យនៃថ្នាំកូតនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងបរិយាកាសច្រេះ។

SiC មានគុណសម្បត្តិនៃភាពធន់នឹងការច្រេះ ចរន្តកំដៅខ្ពស់ ធន់នឹងការឆក់កម្ដៅ និងស្ថេរភាពគីមីខ្ពស់ ហើយអាចដំណើរការបានល្អនៅក្នុងបរិយាកាស epitaxial GaN។ លើសពីនេះ មេគុណពង្រីកកម្ដៅរបស់ SiC មានភាពខុសគ្នាតិចតួចណាស់ពីក្រាហ្វីត ដូច្នេះ SiC គឺជាវត្ថុធាតុដើមដែលពេញចិត្តសម្រាប់ថ្នាំកូតផ្ទៃនៃមូលដ្ឋានក្រាហ្វីត។

បច្ចុប្បន្ននេះ SiC ទូទៅភាគច្រើនជាប្រភេទ 3C, 4H និង 6H ហើយការប្រើប្រាស់ SiC នៃប្រភេទគ្រីស្តាល់ផ្សេងៗគ្នាគឺខុសគ្នា។ ឧទាហរណ៍ 4H-SiC អាចផលិតឧបករណ៍ថាមពលខ្ពស់។ 6H-SiC គឺជាប្រភេទដែលមានស្ថេរភាពបំផុត និងអាចផលិតឧបករណ៍ photoelectric។ ដោយសារតែរចនាសម្ព័ន្ធស្រដៀងគ្នាទៅនឹង GaN 3C-SiC អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីផលិតស្រទាប់ epitaxial GaN និងផលិតឧបករណ៍ RF SiC-GaN។ 3C-SiC ក៏ត្រូវបានគេស្គាល់ជាទូទៅថា β-SiC ហើយការប្រើប្រាស់ដ៏សំខាន់នៃ β-SiC គឺជាសម្ភារៈខ្សែភាពយន្ត និងថ្នាំកូត ដូច្នេះ β-SiC បច្ចុប្បន្នគឺជាសម្ភារៈសំខាន់សម្រាប់ថ្នាំកូត។

វិធីសាស្រ្តសម្រាប់រៀបចំថ្នាំកូតស៊ីលីកុនកាប៊ីត

បច្ចុប្បន្ននេះ វិធីសាស្រ្តរៀបចំថ្នាំកូត SiC ភាគច្រើនរួមមានវិធីសាស្រ្តជែល-សូល វិធីសាស្រ្តបង្កប់ វិធីសាស្រ្តថ្នាំកូតជក់ វិធីសាស្រ្តបាញ់ប្លាស្មា វិធីសាស្រ្តប្រតិកម្មឧស្ម័នគីមី (CVR) និងវិធីសាស្រ្តដាក់ចំហាយគីមី (CVD)។

វិធីសាស្ត្របង្កប់៖

វិធីសាស្ត្រនេះគឺជាប្រភេទនៃការដុតដំណាក់កាលរឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដែលភាគច្រើនប្រើល្បាយម្សៅ Si និងម្សៅ C ជាម្សៅបង្កប់ ម៉ាទ្រីសក្រាហ្វីតត្រូវបានដាក់ក្នុងម្សៅបង្កប់ ហើយការដុតសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងឧស្ម័នអសកម្ម ហើយចុងក្រោយថ្នាំកូត SiC ត្រូវបានទទួលនៅលើផ្ទៃនៃម៉ាទ្រីសក្រាហ្វីត។ ដំណើរការនេះគឺសាមញ្ញ ហើយការរួមបញ្ចូលគ្នារវាងថ្នាំកូត និងស្រទាប់ខាងក្រោមគឺល្អ ប៉ុន្តែឯកសណ្ឋាននៃថ្នាំកូតតាមទិសដៅកម្រាស់គឺមិនល្អ ដែលងាយនឹងបង្កើតរន្ធច្រើន និងនាំឱ្យមានភាពធន់នឹងអុកស៊ីតកម្មមិនល្អ។

វិធីសាស្ត្រលាបថ្នាំជក់៖

វិធីសាស្ត្រ​លាប​ថ្នាំ​ជក់​ជា​ចម្បង​គឺ​លាប​វត្ថុធាតុ​ដើម​រាវ​លើ​ផ្ទៃ​ម៉ាទ្រីស​ក្រាហ្វីត រួច​ព្យាបាល​វត្ថុធាតុ​ដើម​នៅ​សីតុណ្ហភាព​ជាក់លាក់​មួយ​ដើម្បី​រៀបចំ​ថ្នាំ​លាប។ ដំណើរការ​នេះ​គឺ​សាមញ្ញ ហើយ​តម្លៃ​ទាប ប៉ុន្តែ​ថ្នាំ​លាប​ដែល​រៀបចំ​ដោយ​វិធីសាស្ត្រ​លាប​ថ្នាំ​ជក់​មាន​ភាព​ទន់ខ្សោយ​ក្នុង​ការ​រួម​បញ្ចូល​ជាមួយ​ស្រទាប់​ខាងក្រោម ភាព​ឯកសណ្ឋាន​ថ្នាំ​លាប​មិន​ល្អ ថ្នាំកូត​ស្តើង និង​ភាព​ធន់​នឹង​អុកស៊ីតកម្ម​ទាប ហើយ​ត្រូវការ​វិធីសាស្ត្រ​ផ្សេង​ទៀត​ដើម្បី​ជួយ​វា។

វិធីសាស្ត្របាញ់ថ្នាំប្លាស្មា៖

វិធីសាស្ត្របាញ់ប្លាស្មាភាគច្រើនគឺបាញ់វត្ថុធាតុដើមរលាយ ឬពាក់កណ្តាលរលាយលើផ្ទៃម៉ាទ្រីសក្រាហ្វីតដោយប្រើកាំភ្លើងប្លាស្មា ហើយបន្ទាប់មករឹង និងភ្ជាប់គ្នាដើម្បីបង្កើតជាថ្នាំកូត។ វិធីសាស្ត្រនេះងាយស្រួលប្រើ ហើយអាចរៀបចំថ្នាំកូតស៊ីលីកុនកាប៊ីតដែលមានដង់ស៊ីតេខ្ពស់ ប៉ុន្តែថ្នាំកូតស៊ីលីកុនកាប៊ីតដែលរៀបចំដោយវិធីសាស្ត្រនេះច្រើនតែខ្សោយពេក ហើយនាំឱ្យមានភាពធន់នឹងអុកស៊ីតកម្មខ្សោយ ដូច្នេះវាត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅសម្រាប់ការរៀបចំថ្នាំកូតសមាសធាតុ SiC ដើម្បីបង្កើនគុណភាពនៃថ្នាំកូត។

វិធីសាស្ត្រជែល-សូល៖

វិធីសាស្ត្រជែល-សូល ភាគច្រើនគឺរៀបចំដំណោះស្រាយសូលដែលមានឯកសណ្ឋាន និងថ្លា ដែលគ្របដណ្តប់លើផ្ទៃម៉ាទ្រីស រួចសម្ងួតទៅជាជែល ហើយបន្ទាប់មកដុតដើម្បីទទួលបានថ្នាំកូត។ វិធីសាស្ត្រនេះងាយស្រួលប្រើ និងមានតម្លៃទាប ប៉ុន្តែថ្នាំកូតដែលផលិតមានចំណុចខ្វះខាតមួយចំនួនដូចជា ភាពធន់នឹងការប៉ះទង្គិចកម្ដៅទាប និងងាយប្រេះ ដូច្នេះវាមិនអាចប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបានទេ។

ប្រតិកម្មឧស្ម័នគីមី (CVR):

CVR បង្កើតជាចម្បងថ្នាំកូត SiC ដោយប្រើម្សៅ Si និង SiO2 ដើម្បីបង្កើតចំហាយ SiO2 នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ហើយប្រតិកម្មគីមីជាបន្តបន្ទាប់កើតឡើងនៅលើផ្ទៃនៃស្រទាប់ខាងក្រោមសម្ភារៈ C។ ថ្នាំកូត SiC ដែលរៀបចំដោយវិធីសាស្ត្រនេះត្រូវបានភ្ជាប់យ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោម ប៉ុន្តែសីតុណ្ហភាពប្រតិកម្មខ្ពស់ជាង ហើយថ្លៃដើមខ្ពស់ជាង។

ការ​បញ្ចេញ​ចំហាយ​គីមី (CVD):

បច្ចុប្បន្ននេះ CVD គឺជាបច្ចេកវិទ្យាសំខាន់សម្រាប់រៀបចំថ្នាំកូត SiC លើផ្ទៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ ដំណើរការសំខាន់គឺជាស៊េរីនៃប្រតិកម្មរូបវន្ត និងគីមីនៃសម្ភារៈប្រតិកម្មដំណាក់កាលឧស្ម័ននៅលើផ្ទៃស្រទាប់ខាងក្រោម ហើយចុងក្រោយថ្នាំកូត SiC ត្រូវបានរៀបចំដោយការដាក់លើផ្ទៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ ថ្នាំកូត SiC ដែលរៀបចំដោយបច្ចេកវិទ្យា CVD ត្រូវបានភ្ជាប់យ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងផ្ទៃនៃស្រទាប់ខាងក្រោម ដែលអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពធន់នឹងអុកស៊ីតកម្ម និងភាពធន់នឹងការរលាយនៃសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម ប៉ុន្តែពេលវេលាដាក់ថ្នាំកូតនៃវិធីសាស្ត្រនេះគឺយូរជាង ហើយឧស្ម័នប្រតិកម្មមានឧស្ម័នពុលជាក់លាក់មួយ។

ស្ថានភាពទីផ្សារនៃមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោបដោយ SiC

នៅពេលដែលក្រុមហ៊ុនផលិតបរទេសបានចាប់ផ្តើមដំបូង ពួកគេមានការនាំមុខច្បាស់លាស់ និងចំណែកទីផ្សារខ្ពស់។ នៅលើឆាកអន្តរជាតិ អ្នកផ្គត់ផ្គង់សំខាន់ៗនៃមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោប SiC គឺក្រុមហ៊ុន Xycard របស់ហូឡង់ ក្រុមហ៊ុន SGL Carbon របស់អាល្លឺម៉ង់ (SGL) ក្រុមហ៊ុន Toyo Carbon របស់ជប៉ុន ក្រុមហ៊ុន MEMC របស់សហរដ្ឋអាមេរិក និងក្រុមហ៊ុនដទៃទៀត ដែលជាទូទៅកាន់កាប់ទីផ្សារអន្តរជាតិ។ ទោះបីជាប្រទេសចិនបានទម្លុះបច្ចេកវិទ្យាស្នូលសំខាន់នៃការរីកចម្រើនឯកសណ្ឋាននៃថ្នាំកូត SiC នៅលើផ្ទៃនៃម៉ាទ្រីសក្រាហ្វីតក៏ដោយ ម៉ាទ្រីសក្រាហ្វីតដែលមានគុណភាពខ្ពស់នៅតែពឹងផ្អែកលើក្រុមហ៊ុន SGL របស់អាល្លឺម៉ង់ ក្រុមហ៊ុន Toyo Carbon របស់ជប៉ុន និងសហគ្រាសដទៃទៀត ម៉ាទ្រីសក្រាហ្វីតដែលផ្តល់ដោយសហគ្រាសក្នុងស្រុកប៉ះពាល់ដល់អាយុកាលសេវាកម្មដោយសារតែចរន្តកំដៅ ម៉ូឌុលយឺត ម៉ូឌុលរឹង ពិការភាពបន្ទះឈើ និងបញ្ហាគុណភាពផ្សេងទៀត។ ឧបករណ៍ MOCVD មិនអាចបំពេញតាមតម្រូវការនៃការប្រើប្រាស់មូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោប SiC បានទេ។

ឧស្សាហកម្ម​ស៊ីមីកុងដុកទ័រ​របស់​ប្រទេស​ចិន​កំពុង​អភិវឌ្ឍ​យ៉ាង​ឆាប់រហ័ស ជាមួយនឹង​ការកើនឡើង​ជាលំដាប់​នៃ​អត្រា​នៃ​ការ​ធ្វើ​មូលដ្ឋានីយកម្ម​ឧបករណ៍​អេពីតាស៊ីល MOCVD និង​ការពង្រីក​កម្មវិធី​ដំណើរការ​ផ្សេងទៀត ទីផ្សារ​ផលិតផល​មូលដ្ឋាន​ក្រាហ្វីត​ស្រោប SiC នាពេលអនាគត​ត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងកើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ យោងតាមការប៉ាន់ប្រមាណបឋមរបស់ឧស្សាហកម្ម ទីផ្សារមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតក្នុងស្រុកនឹងលើសពី 500 លានយ័នក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំខាងមុខ។

មូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោប SiC គឺជាសមាសធាតុស្នូលនៃឧបករណ៍ឧស្សាហូបនីយកម្មស៊ីមីកុងដុកទ័រសមាសធាតុ ដោយធ្វើជាម្ចាស់លើបច្ចេកវិទ្យាស្នូលសំខាន់នៃការផលិត និងការផលិតរបស់វា ព្រមទាំងការសម្រេចបាននូវការធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មនៃខ្សែសង្វាក់ឧស្សាហកម្មវត្ថុធាតុដើម-ដំណើរការ-ឧបករណ៍ទាំងមូល គឺមានសារៈសំខាន់ជាយុទ្ធសាស្ត្រយ៉ាងខ្លាំងសម្រាប់ធានាការអភិវឌ្ឍឧស្សាហកម្មស៊ីមីកុងដុកទ័ររបស់ប្រទេសចិន។ វិស័យមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោប SiC ក្នុងស្រុកកំពុងរីកចម្រើន ហើយគុណភាពផលិតផលអាចឈានដល់កម្រិតខ្ពស់អន្តរជាតិក្នុងពេលឆាប់ៗនេះ។