ដោយសារដំណើរការផលិតបន្ទះឈីបអេឡិចត្រូនិកបន្តវិវត្តឆ្ពោះទៅរកទំហំបន្ទះសៀគ្វីធំជាង ថវិកាកម្ដៅកាន់តែតឹងរ៉ឹង និងការអត់ធ្មត់ពិការភាពទាបជាង សម្ភារៈដែលប្រើនៅខាងក្នុងឧបករណ៍ដំណើរការសីតុណ្ហភាពខ្ពស់កាន់តែមានសារៈសំខាន់។ ក្នុងចំណោមសមាសធាតុសំខាន់ៗនៃការប្រើប្រាស់ និងសមាសធាតុរចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះ បន្ទះសៀគ្វីសេរ៉ាមិចស៊ីលីកុនកាប៊ីត (SiC) បានលេចចេញជាបច្ចេកវិទ្យាដ៏សំខាន់បំផុតមួយនៅក្នុងប្រព័ន្ធឡចំហាយសាយភាយ និងអុកស៊ីតកម្មទំនើប។
នៅក្នុងបរិយាកាសផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកកម្រិតខ្ពស់ ពួកវាមានឥទ្ធិពលដោយផ្ទាល់ទៅលើឯកសណ្ឋានកម្ដៅ ការបង្កើតភាគល្អិត ការចែកចាយភាពតានតឹងបន្ទះសៀគ្វី ស្ថេរភាពដំណើរការ និងទីបំផុត ទិន្នផលឧបករណ៍។
ជាពិសេសនៅក្នុងការផលិតបន្ទះសៀគ្វី 300 មីលីម៉ែត្រ ការផលិតបន្ទះឈីបអគ្គិសនី និងការផលិតបន្ទះឈីបជំនាន់ទីបី បន្ទះសៀគ្វីសេរ៉ាមិចស៊ីលីកុនកាប៊ីតកំពុងជំនួសប្រព័ន្ធដឹកជញ្ជូនដែលមានមូលដ្ឋានលើរ៉ែថ្មខៀវប្រពៃណីយ៉ាងឆាប់រហ័សដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិកម្ដៅ និងមេកានិចដ៏អស្ចារ្យរបស់វា។
តើទូកសេរ៉ាមិចស៊ីលីកុនកាប៊ីតជាអ្វី?
ទូកបន្ទះសៀគ្វីសេរ៉ាមិចស៊ីលីកុនកាប៊ីត គឺជារចនាសម្ព័ន្ធផ្ទុកបន្ទះសៀគ្វីសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលផលិតពីសេរ៉ាមិចដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនកាប៊ីតកម្រិតខ្ពស់។ គោលបំណងចម្បងរបស់វាគឺដើម្បីទ្រទ្រង់ និងដឹកជញ្ជូនបន្ទះសៀគ្វីស៊ីមីកុងដុកទ័រច្រើនដោយសុវត្ថិភាពតាមរយៈប្រព័ន្ធឡចំហាយបញ្ឈរ ឬផ្ដេកក្នុងអំឡុងពេលប្រតិបត្តិការព្យាបាលកំដៅ។
ទូកបន្ទះវ៉ាហ្វឺរធម្មតាមានរន្ធបន្ទះវ៉ាហ្វឺរដែលរចនាឡើងយ៉ាងជាក់លាក់ច្រើនដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីរក្សាគម្លាតបន្ទះវ៉ាហ្វឺរដែលគ្រប់គ្រងយ៉ាងខ្ពស់ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ។ អាស្រ័យលើកម្មវិធី រចនាសម្ព័ន្ធនេះក៏អាចរួមបញ្ចូលធ្នឹមទ្រទ្រង់ ដៃទ្រទ្រខ្យល់ ធរណីមាត្រដែលធ្វើឱ្យលំហូរខ្យល់ប្រសើរឡើង និងផ្នែកពង្រឹងទម្ងន់ស្រាលដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីកាត់បន្ថយម៉ាស់កម្ដៅ។
នៅក្នុងប្រព័ន្ធឡចំហាយស៊ីមីកុងដុកទ័រ បន្ទះវ៉ាហ្វឺរបម្រើជាចំណុចប្រទាក់រវាងវ៉ាហ្វឺរ និងបរិយាកាសដំណើរការកម្ដៅយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។ នៅពេលដែលវិមាត្រឧបករណ៍បន្តរួមតូចឆ្ពោះទៅរកចំណុចបច្ចេកវិទ្យាទំនើប សូម្បីតែអស្ថិរភាពមីក្រូទស្សន៍នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធទ្រទ្រង់វ៉ាហ្វឺរក៏អាចប៉ះពាល់ដល់ភាពអាចធ្វើឡើងវិញបាននៃដំណើរការ និងដំណើរការពិការភាពផងដែរ។
នេះជាហេតុផលមួយក្នុងចំណោមហេតុផលដែលក្រុមហ៊ុនផលិតឡចំហាយកម្រិតខ្ពស់កំពុងទទួលយកសមាសធាតុសេរ៉ាមិចស៊ីលីកុនកាបៃដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់កាន់តែច្រើនឡើងជំនួសឱ្យប្រព័ន្ធរ៉ែថ្មខៀវរលាយបែបប្រពៃណី។
តួនាទីsនៅក្នុងប្រព័ន្ធឡចំហាយសាយភាយ និងអុកស៊ីតកម្ម
ការសាយភាយ និងអុកស៊ីតកម្មនៅតែជាដំណើរការកម្ដៅជាមូលដ្ឋានបំផុតក្នុងការផលិតស៊ីមីកុងដុកទ័រ។ ដំណើរការទាំងនេះត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់ការធ្វើឱ្យសកម្មសារធាតុដូប៉ាន់ ការលូតលាស់អុកស៊ីដកម្ដៅ ការដុត ការសាយភាយដ្រាយចូល និងការបង្កើតឌីអេឡិចត្រិច។
សីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការធម្មតាមានចាប់ពីប្រហែល 900°C ដល់ 1200°C អាស្រ័យលើគីមីវិទ្យាដំណើរការ និងតម្រូវការឧបករណ៍។ នៅក្នុងកម្មវិធីឧបករណ៍ស៊ីមីកុងដុកទ័រថាមពលកម្រិតខ្ពស់មួយចំនួន ឬ SiC វដ្តកម្ដៅអាចលើសពី 1300°C។
ក្រោមលក្ខខណ្ឌទាំងនេះ ទូកវ៉ាហ្វឺរត្រូវតែរក្សាស្ថេរភាពវិមាត្រលើវដ្តកម្ដៅដែលអូសបន្លាយ ខណៈពេលដែលកាត់បន្ថយការបំពុល និងរក្សាគម្លាតវ៉ាហ្វឺរឯកសណ្ឋាន។
ទូកបន្ទះថ្មក្វាតស៍បែបប្រពៃណីត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យូរមកហើយនៅក្នុងឡដុតសាយភាយដោយសារតែវាមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ និងតម្លៃទាប។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វត្ថុធាតុដើមក្វាតស៍បង្ហាញពីចរន្តកម្ដៅទាប — ជាធម្មតាប្រហែល 1.4 W/m·K នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។
សម្រាប់ការប្រៀបធៀប សេរ៉ាមិចស៊ីលីកុនកាបៃជាធម្មតាបង្ហាញតម្លៃចរន្តកំដៅចាប់ពីប្រហែល 120 ~ 200 W/m·K អាស្រ័យលើថ្នាក់ និងមីក្រូស្ត្រុកទ័រ។
ភាពខុសគ្នាយ៉ាងខ្លាំងនេះធ្វើអោយប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំងនូវឯកសណ្ឋានសីតុណ្ហភាពពេញមួយបន្ទុកឡ។
ចរន្តកំដៅខ្ពស់អនុញ្ញាតឱ្យ៖
● កំដៅបន្ទះសៀគ្វីឯកសណ្ឋានបន្ថែមទៀត
● ការថយចុះនៃជម្រាលកម្ដៅ
● ភាពស៊ីសង្វាក់គ្នារវាងបន្ទះ wafer និងបន្ទះ wafer កាន់តែប្រសើរឡើង
● ការប្រមូលផ្តុំភាពតានតឹងកម្ដៅទាប
● ផលប៉ះពាល់គែមត្រូវបានកាត់បន្ថយកំឡុងពេលអុកស៊ីតកម្ម ឬការសាយភាយ
នៅក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកកម្រិតខ្ពស់ ជាកន្លែងដែលបង្អួចដំណើរការបន្តរួមតូច ការកែលម្អទាំងនេះជះឥទ្ធិពលដោយផ្ទាល់ទៅលើឯកសណ្ឋានខ្សែភាពយន្ត និងភាពស៊ីសង្វាក់គ្នានៃដំណើរការអគ្គិសនី។
ទូកបន្ទះសៀគ្វី SiC ក៏ផ្តល់នូវភាពរឹងខាងមេកានិចខ្ពស់ជាងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងរចនាសម្ព័ន្ធរ៉ែថ្មខៀវ។ នេះកាន់តែមានសារៈសំខាន់នៅក្នុងប្រព័ន្ធឡដុតបញ្ឈរដែលកែច្នៃបន្ទះសៀគ្វី 300 មីលីម៉ែត្រជាបាច់ធំៗ ដែលប្រវែងទូក និងបន្ទុកមេកានិចអាចមានសារៈសំខាន់។
ការខូចទ្រង់ទ្រាយដែលថយចុះជួយរក្សាគម្លាតបន្ទះសៀគ្វីបានច្បាស់លាស់ និងឥរិយាបថលំហូរឧស្ម័នដែលមានស្ថេរភាពពេញមួយវដ្តកម្ដៅ។
លក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តសំខាន់ៗនៃទូកស៊ីលីកុនកាប៊ីតសេរ៉ាមិច
ប្រជាប្រិយភាពកាន់តែខ្លាំងឡើងនៃទូកបន្ទះស៊ីលីកុនកាប៊ីតគឺដោយសារតែការរួមបញ្ចូលគ្នាតែមួយគត់នៃលក្ខណៈសម្បត្តិកម្ដៅ មេកានិច និងគីមីនៃសេរ៉ាមិចស៊ីលីកុនកាប៊ីត។
លក្ខណៈរូបវន្តសំខាន់ៗ
| អចលនទ្រព្យ | ការអនុវត្ត SiC ធម្មតា |
| សីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការអតិបរមា | >1400°C នៅក្នុងបរិស្ថានអុកស៊ីតកម្ម |
| ចរន្តកំដៅ | ~១២០–២០០ វ៉ាត់/មីលីម៉ែត្រគីឡូវ៉ាត់ |
| ដង់ស៊ីតេ | ~៣.០–៣.២ ក្រាម/សង់ទីម៉ែត្រគូប |
| ភាពរឹងរបស់ម៉ូស | ~៩.២ |
| ម៉ូឌុលអេឡាស្ទិក | ~៤១០ ជីភីអា |
| ភាពធន់នឹងការឆក់កម្ដៅ | ល្អឥតខ្ចោះ |
| ភាពធន់នឹងសារធាតុគីមី | ភាពធន់នឹងអាស៊ីត អាល់កាឡាំង និងឧស្ម័នដំណើរការខ្ពស់ |
| ភាពរឹងមេកានិច | ខ្ពស់ណាស់ |
| ទំនោរនៃការបង្កើតភាគល្អិត | ទាបជាមួយនឹងការបញ្ចប់ផ្ទៃដ៏ល្អប្រសើរ |
លក្ខណៈសម្បត្តិទាំងនេះអនុញ្ញាតឱ្យរចនាសម្ព័ន្ធសេរ៉ាមិចស៊ីលីកុនកាបៃរក្សាស្ថេរភាពវិមាត្រក្រោមវដ្តកម្ដៅយូរ ខណៈពេលដែលសមាសធាតុរ៉ែថ្មខៀវប្រពៃណីអាចចាប់ផ្តើមទន់ ឬខូចទ្រង់ទ្រាយ។
ភាពរឹងខ្ពស់នៃស៊ីលីកុនកាបៃក៏ជួយកាត់បន្ថយរំញ័រ និងអស្ថិរភាពមេកានិចក្នុងអំឡុងពេលផ្ទុក និងផ្ទុកបន្ទះសៀគ្វីនៅក្នុងឡផងដែរ។
ប្រភេទសម្ភារៈសំខាន់ៗសម្រាប់ទូកស៊ីលីកុនកាប៊ីត
ទូកបន្ទះស៊ីលីកុនកាប៊ីតទំនើបៗត្រូវបានផលិតដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យាសម្ភារៈខុសៗគ្នាជាច្រើន ដែលបច្ចេកវិទ្យានីមួយៗត្រូវបានធ្វើឲ្យប្រសើរឡើងសម្រាប់បរិយាកាសដំណើរការជាក់លាក់ និងតម្រូវការចំណាយប្រសិទ្ធភាព។
កាបូនស៊ីលីកុនដែលបានកែច្នៃឡើងវិញ (RSiC) ត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងកម្មវិធីឡចំហាយសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដោយសារតែភាពបរិសុទ្ធដ៏ល្អឥតខ្ចោះ និងស្ថេរភាពកម្ដៅរបស់វា។ ដំណើរការផលិតសម្រាប់ RSiC មិនតម្រូវឱ្យមានការបន្ថែមសារធាតុជំនួយស៊ីនទ័រច្រើននោះទេ ដែលជួយកាត់បន្ថយហានិភ័យនៃការចម្លងរោគនៅក្នុងបរិស្ថានស៊ីមីកុងដុកទ័រ។
ស៊ីលីកុនកាបៃដែលបានដុតដោយប្រតិកម្ម (RBSC ឬ RBSiC) ផ្តល់នូវកម្លាំងមេកានិចខ្ពស់ជាង និងថ្លៃដើមផលិតកម្មទាបជាង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ស៊ីលីកុនសេរីដែលនៅសេសសល់ក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធអាចកាត់បន្ថយភាពធន់នឹងការច្រេះរបស់វានៅក្នុងបរិយាកាសដំណើរការច្រេះមួយចំនួន។
សម្រាប់កម្មវិធីស៊ីមីកុងដុកទ័រកម្រិតខ្ពស់ ប្រព័ន្ធក្រាហ្វីតស្រោបដោយស៊ីលីកុនកាប៊ីត CVD កំពុងក្លាយជារឿងធម្មតាកាន់តែខ្លាំងឡើង។ នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះ ស្រទាប់ក្រាហ្វីតផ្តល់នូវការទ្រទ្រង់មេកានិចទម្ងន់ស្រាល ខណៈដែលថ្នាំកូតស៊ីលីកុនកាប៊ីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ (CVD) បង្កើតបានជាចំណុចប្រទាក់ដំណើរការ។
ថ្នាំកូតស៊ីលីកុនកាបៃ CVD មានអត្រាបង្កើតភាគល្អិតទាបបំផុត និងភាពបរិសុទ្ធពិសេស ដែលធ្វើឱ្យវាមានភាពទាក់ទាញខ្លាំងសម្រាប់ការផលិតតក្កវិជ្ជាកម្រិតខ្ពស់ និងស៊ីមីកុងដុកទ័រថាមពល។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ភាពសុចរិតនៃថ្នាំកូត និងមេគុណនៃការពង្រីកកម្ដៅមិនត្រូវគ្នាត្រូវតែគ្រប់គ្រងដោយប្រុងប្រយ័ត្នដើម្បីការពារការប្រេះ ឬការបែកចេញក្នុងអំឡុងពេលវដ្តកម្ដៅម្តងហើយម្តងទៀត។
បញ្ហាប្រឈមទូទៅនៃដំណើរការ
បើទោះបីជាមានគុណសម្បត្តិនៃការអនុវត្តនៃទូកបន្ទះសេរ៉ាមិចស៊ីលីកុនកាប៊ីតក៏ដោយ ក៏ពួកវានៅតែប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាប្រឈមផ្នែកវិស្វកម្មជាច្រើននៅក្នុងបរិយាកាសផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកពិតប្រាកដ។
ការចម្លងរោគភាគល្អិតនៅតែជាបញ្ហាសំខាន់បំផុតមួយ។ នៅពេលដែលទំហំឧបករណ៍រួមតូច ការខាតបង់ទិន្នផលដែលបណ្តាលមកពីភាគល្អិតកាន់តែធ្ងន់ធ្ងរឡើងៗ។ សូម្បីតែកំទេចកំទីទំហំអនុមីក្រូនដែលបណ្តាលមកពីស្នាមប្រេះតូចៗ ការបែកស្រទាប់ថ្នាំកូត ឬការរិចរិលផ្ទៃក៏អាចបណ្តាលឱ្យមានពិការភាពធ្ងន់ធ្ងរលើបន្ទះសៀគ្វីកម្រិតខ្ពស់ផងដែរ។
ការប្រេះស្រាំដោយសារកម្ដៅគឺជាបញ្ហាប្រឈមមួយទៀតដែលមានជាយូរមកហើយ។ ទោះបីជាស៊ីលីកុនកាប៊ីតមានស្ថេរភាពកម្ដៅល្អឥតខ្ចោះក៏ដោយ វានៅតែជាសម្ភារៈសេរ៉ាមិចដែលផុយស្រួយ។ កំដៅលឿន ឬភាពមិនស្មើគ្នានៃសីតុណ្ហភាពក្នុងតំបន់អាចនាំឱ្យមានស្នាមប្រេះនៅជ្រុងរចនាសម្ព័ន្ធ ចង្អូរបន្ទះសៀគ្វី ឬចំនុចប្រសព្វនៃធ្នឹម។
វដ្តកម្ដៅរយៈពេលវែងក៏អាចនាំឱ្យមានការខូចទ្រង់ទ្រាយ ឬការកើនឡើងបន្តិចម្តងៗផងដែរ ជាពិសេសនៅក្នុងទូកបន្ទះបន្ទះទំហំធំដែលប្រើក្នុងប្រព័ន្ធឡចំហាយបញ្ឈរ។ សូម្បីតែការផ្លាស់ប្តូរធរណីមាត្រតិចតួចក៏អាចផ្លាស់ប្តូរគម្លាតបន្ទះបន្ទះ និងឯកសណ្ឋានលំហូរឧស្ម័ន ដោយហេតុនេះប៉ះពាល់ដល់ការគ្រប់គ្រងកម្រាស់អុកស៊ីដ និងភាពស៊ីសង្វាក់គ្នានៃការចែកចាយសារធាតុបន្ថែម។
ការបែកស្រទាប់ថ្នាំកូត CVD គឺជាបញ្ហាភាពជឿជាក់ដ៏សំខាន់មួយទៀតនៅក្នុងប្រព័ន្ធ SiC ដែលត្រូវបានស្រោប។ ដោយសារតែស្រទាប់ក្រាហ្វីត និងថ្នាំកូត SiC បង្ហាញឥរិយាបថពង្រីកកម្ដៅខុសៗគ្នា វដ្តសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ម្តងហើយម្តងទៀតនៅទីបំផុតនាំឱ្យមានការប្រមូលផ្តុំភាពតានតឹងនៅចំណុចប្រសព្វ។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
នៅក្នុងប្រព័ន្ធឡចំហាយសាយភាយ និងឡដុតអុកស៊ីតកម្មស៊ីមីកុងដុកទ័រ បន្ទះស៊ីលីកុនកាប៊ីតសេរ៉ាមិចដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការរក្សាស្ថេរភាពកម្ដៅ ការគ្រប់គ្រងការបំពុល និងធានាបាននូវឯកសណ្ឋាននៃដំណើរការក្រោមលក្ខខណ្ឌប្រតិបត្តិការដ៏អាក្រក់បំផុត។ ចរន្តកម្ដៅខ្ពស់ ភាពរឹងមេកានិចដ៏ល្អឥតខ្ចោះ ភាពធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងស្ថេរភាពគីមីធ្វើឱ្យវាកាន់តែមិនអាចខ្វះបានក្នុងការផលិតស៊ីមីកុងដុកទ័រកម្រិតខ្ពស់។
ដោយសារបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការស៊ីមីកុងដុកទ័របន្តវិវឌ្ឍ កាន់តែស្មុគស្មាញ ហើយតម្រូវការគ្រប់គ្រងកំហុសកាន់តែតឹងរ៉ឹង សារៈសំខាន់នៃប្រព័ន្ធផ្ទុកបន្ទះសៀគ្វីសេរ៉ាមិចកម្រិតខ្ពស់នឹងបន្តកើនឡើង។ នៅក្នុងរោងចក្រទំនើបៗ បញ្ហាប្រឈមជាច្រើនដែលទាក់ទងនឹងការគ្រប់គ្រងភាគល្អិត ឯកសណ្ឋានកម្ដៅ និងភាពជឿជាក់អាចត្រូវបានតាមដានត្រឡប់ទៅរកអន្តរកម្មរវាងឥរិយាបថវដ្តកម្ដៅ ស្ថេរភាពសម្ភារៈ និងការរចនាប្រព័ន្ធផ្ទុកបន្ទះសៀគ្វី។
ជាលទ្ធផល ទូកបន្ទះសេរ៉ាមិចស៊ីលីកុនកាប៊ីតកំពុងវិវត្តយ៉ាងឆាប់រហ័សពីផ្នែករឹងឡដុតជំនួយទៅជាសមាសធាតុសំខាន់ៗសម្រាប់ការផលិតស៊ីមីកុងដុកទ័រជំនាន់ក្រោយ។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ២៨ ខែឧសភា ឆ្នាំ ២០២៦