ស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីល គឺជាខ្សែភាពយន្តស្តើងគ្រីស្តាល់តែមួយជាក់លាក់មួយ ដែលដុះលើស្រទាប់វ៉ាហ្វើរតាមរយៈដំណើរការអេពីតាក់ស៊ីល។ វ៉ាហ្វើរស្រទាប់ខាងក្រោម និងខ្សែភាពយន្តអេពីតាក់ស៊ីល ត្រូវបានគេហៅរួមគ្នាថាជាវ៉ាហ្វើរអេពីតាក់ស៊ីល។ ក្នុងចំណោមទាំងនេះ ការលូតលាស់ស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីលស៊ីលីកុនកាប៊ីដនៅលើស្រទាប់ស៊ីលីកុនកាប៊ីដដែលដឹកនាំចរន្ត បង្កើតជាវ៉ាហ្វើរអេពីតាក់ស៊ីលស៊ីលីកុនកាប៊ីដដូចគ្នា ដែលអាចត្រូវបានផលិតបន្ថែមទៀតទៅជាឧបករណ៍ថាមពលដូចជា ឌីយ៉ូដ Schottky, MOSFETs និង IGBTs។ ប្រភេទស្រទាប់ខាងក្រោមដែលប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតគឺស្រទាប់ខាងក្រោម 4H-SiC។
ដោយសារតែឧបករណ៍ស្ទើរតែទាំងអស់ត្រូវបានផលិតនៅលើស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ី គុណភាពនៃស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីមានឥទ្ធិពលយ៉ាងសំខាន់ទៅលើដំណើរការឧបករណ៍។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ គុណភាពនៃស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីត្រូវបានជះឥទ្ធិពលដោយដំណើរការគ្រីស្តាល់ និងស្រទាប់ខាងក្រោម ដែលដាក់វានៅចំណុចប្រសព្វដ៏សំខាន់មួយនៅក្នុងឧស្សាហកម្ម និងដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការអភិវឌ្ឍរបស់វា។
វិធីសាស្ត្រចម្បងសម្រាប់រៀបចំស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីស៊ីលីកុនកាបៃរួមមាន៖ ការដាក់ចំហាយទឹក; អេពីតាក់ស៊ីដំណាក់កាលរាវ (LPE); អេពីតាក់ស៊ីធ្នឹមម៉ូលេគុល (MBE); និងការដាក់ចំហាយគីមី (CVD)។ ក្នុងចំណោមវិធីសាស្ត្រទាំងនេះ ការដាក់ចំហាយគីមី (CVD) គឺជាវិធីសាស្ត្រដែលប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតសម្រាប់អេពីតាក់ស៊ីឯកសណ្ឋាន 4H-SiC។ អេពីតាក់ស៊ី 4H-SiC CVD ជាធម្មតាប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ CVD ដែលធានានូវភាពបន្តនៃរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ 4H-SiC ក្រោមសីតុណ្ហភាពលូតលាស់ខ្ពស់។
នៅក្នុងឧបករណ៍ CVD ស្រទាប់ខាងក្រោមមិនអាចដាក់ដោយផ្ទាល់លើផ្ទៃលោហៈ ឬគ្រាន់តែដាក់នៅលើមូលដ្ឋានសម្រាប់ការដាក់ស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីលបានទេ ព្រោះវាពាក់ព័ន្ធនឹងកត្តាជះឥទ្ធិពលផ្សេងៗដូចជាទិសដៅលំហូរឧស្ម័ន (ផ្ដេក បញ្ឈរ) សីតុណ្ហភាព សម្ពាធ ការជួសជុល និងការបំពុលពីភាគល្អិតដែលហូរចេញ។ ដូច្នេះ មូលដ្ឋានទ្រទ្រង់មួយត្រូវបានទាមទារ។ ស្រទាប់ខាងក្រោមត្រូវបានដាក់នៅលើថាស ហើយការដាក់ស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីលត្រូវបានអនុវត្តនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យា CVD។ មូលដ្ឋានទ្រទ្រង់នេះគឺជាមូលដ្ឋានក្រាហ្វីតស្រោបដោយ SiC។
ក្នុងនាមជាសមាសធាតុស្នូល ស្រទាប់ក្រាហ្វីតមានកម្លាំងជាក់លាក់ខ្ពស់ និងម៉ូឌុលជាក់លាក់ ក៏ដូចជាការឆក់កម្ដៅ និងធន់នឹងការច្រេះល្អ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្នុងអំឡុងពេលផលិត ក្រាហ្វីតងាយនឹងច្រេះ និងម្សៅជ្រុះដោយសារឧស្ម័នច្រេះ និងសមាសធាតុសរីរាង្គលោហធាតុដែលនៅសេសសល់ ដែលធ្វើឱ្យអាយុកាលសេវាកម្មរបស់ស្រទាប់ក្រាហ្វីតថយចុះយ៉ាងខ្លាំង។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ម្សៅក្រាហ្វីតដែលជ្រុះអាចបំពុលបន្ទះសៀគ្វី។ ក្នុងការផលិតបន្ទះស៊ីលីកុនកាបៃអ៊ីពីតាស៊ីល វាកាន់តែពិបាកបំពេញតាមតម្រូវការកាន់តែតឹងរ៉ឹងសម្រាប់សម្ភារៈក្រាហ្វីត ដែលកំណត់យ៉ាងខ្លាំងដល់ការអភិវឌ្ឍ និងការអនុវត្តជាក់ស្តែងរបស់វា។ ជាលទ្ធផលបច្ចេកវិទ្យាថ្នាំកូតបានលេចចេញជាដំណោះស្រាយ។
គុណសម្បត្តិនៃថ្នាំកូត SiC នៅក្នុងឧស្សាហកម្មស៊ីមីកុងដុកទ័រ
លក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីនៃថ្នាំកូតត្រូវតែបំពេញតាមតម្រូវការតឹងរ៉ឹងសម្រាប់ភាពធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងភាពធន់នឹងការច្រេះ ព្រោះទាំងនេះប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់ទិន្នផល និងអាយុកាលផលិតផល។ សម្ភារៈ SiC មានកម្លាំងខ្ពស់ ភាពរឹងខ្ពស់ មេគុណពង្រីកកម្ដៅទាប និងចរន្តកម្ដៅដ៏ល្អឥតខ្ចោះ ដែលធ្វើឱ្យវាក្លាយជាសម្ភារៈរចនាសម្ព័ន្ធ និងសម្ភារៈស៊ីមីកុងដុកទ័រដ៏សំខាន់សម្រាប់សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ នៅពេលអនុវត្តទៅលើស្រទាប់ក្រាហ្វីត គុណសម្បត្តិរបស់វារួមមាន៖
១) SiC មានភាពធន់នឹងការច្រេះ ហើយអាចរុំព័ទ្ធស្រទាប់ក្រាហ្វីតបានទាំងស្រុង។ ដង់ស៊ីតេខ្ពស់របស់វាការពារការខូចខាតពីឧស្ម័នច្រេះ។
2) SiC មានចរន្តកំដៅខ្ពស់ និងកម្លាំងភ្ជាប់ខ្លាំងជាមួយនឹងស្រទាប់ក្រាហ្វីត ដែលធានាថាថ្នាំកូតនៅតែមិនខូច សូម្បីតែបន្ទាប់ពីវដ្តសីតុណ្ហភាពខ្ពស់-ទាបម្តងហើយម្តងទៀត។
៣) SiC មានស្ថេរភាពគីមីដ៏ល្អឥតខ្ចោះ ដែលការពារការបរាជ័យនៃថ្នាំកូតនៅក្នុងបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងกัดกร่อน។
លើសពីនេះ ឡដុតអេពីតាក់ស៊ីលដែលផលិតពីវត្ថុធាតុផ្សេងៗគ្នាតម្រូវឱ្យមានថាសក្រាហ្វីតដែលមានលក្ខណៈបច្ចេកទេសជាក់លាក់។ មេគុណពង្រីកកម្ដៅនៃវត្ថុធាតុក្រាហ្វីតត្រូវតែឆបគ្នាជាមួយសីតុណ្ហភាពលូតលាស់នៃឡដុតអេពីតាក់ស៊ីល។ ឧទាហរណ៍ ដោយសារសីតុណ្ហភាពលូតលាស់សម្រាប់អេពីតាក់ស៊ីស៊ីលីកុនកាបៃគឺខ្ពស់ ថាសដែលមានកម្រិតខ្ពស់នៃការផ្គូផ្គងមេគុណពង្រីកកម្ដៅត្រូវបានទាមទារ។ មេគុណពង្រីកកម្ដៅនៃ SiC ខុសគ្នាតិចតួចណាស់ពីក្រាហ្វីត ដែលធ្វើឱ្យវាក្លាយជាវត្ថុធាតុដែលពេញចិត្តសម្រាប់ថ្នាំកូតផ្ទៃនៃស្រទាប់ខាងក្រោមក្រាហ្វីត។
SiC មាននៅក្នុងទម្រង់គ្រីស្តាល់ច្រើនប្រភេទ ដែលប្រភេទទូទៅបំផុតនាពេលបច្ចុប្បន្នគឺប្រភេទ 3C, 4H និង 6H ដែលប្រភេទនីមួយៗបម្រើកម្មវិធីផ្សេងៗគ្នា។ ឧទាហរណ៍ 4H-SiC ត្រូវបានប្រើដើម្បីផលិតឧបករណ៍ថាមពលខ្ពស់។ 6H-SiC គឺជាប្រភេទដែលមានស្ថេរភាពបំផុត ហើយត្រូវបានប្រើដើម្បីផលិតឧបករណ៍អុបតូអេឡិចត្រូនិច។ ហើយ 3C-SiC ដោយសារតែភាពស្រដៀងគ្នានៃរចនាសម្ព័ន្ធរបស់វាទៅនឹង GaN ត្រូវបានប្រើដើម្បីផលិតស្រទាប់ epitaxial GaN សម្រាប់ការផលិតឧបករណ៍ RF SiC-GaN។ 3C-SiC ក៏ត្រូវបានគេហៅជាទូទៅថា β-SiC ផងដែរ។ ការអនុវត្តសំខាន់នៃ β-SiC គឺជាសម្ភារៈខ្សែភាពយន្តស្តើង និងថ្នាំកូត។ ដូច្នេះ β-SiC បច្ចុប្បន្នគឺជាសម្ភារៈចម្បងដែលប្រើសម្រាប់ថ្នាំកូត។
ក្នុងនាមជាសម្ភារៈប្រើប្រាស់ទូទៅក្នុងការផលិតស៊ីមីកុងដុកទ័រ ថ្នាំកូត SiC ត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាចម្បងនៅក្នុងដំណើរការដូចជាការរៀបចំស្រទាប់ខាងក្រោម ការបំបែកស្រទាប់ខាងក្រៅ អុកស៊ីតកម្ម និងការសាយភាយ ការឆ្លាក់ និងការបញ្ចូលអ៊ីយ៉ុង។ លក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីនៃថ្នាំកូតត្រូវតែបំពេញតាមតម្រូវការតឹងរ៉ឹងសម្រាប់ភាពធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងភាពធន់នឹងការច្រេះ ព្រោះទាំងនេះប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់ទិន្នផល និងអាយុកាលផលិតផល។ ជាលទ្ធផល ការរៀបចំថ្នាំកូត SiC គឺមានសារៈសំខាន់ណាស់។
ដំណើរការសម្រាប់ការរៀបចំថ្នាំកូតស៊ីលីកុនកាប៊ីត
បច្ចុប្បន្ននេះ វិធីសាស្រ្តចម្បងសម្រាប់រៀបចំថ្នាំកូត SiC រួមមានវិធីសាស្រ្ត sol-gel វិធីសាស្រ្តបង្កប់ ថ្នាំកូតជក់ ការបាញ់ប្លាស្មា ប្រតិកម្មចំហាយគីមី (CVR) និងការទម្លាក់ចំហាយគីមី (CVD)។
វិធីសាស្ត្របង្កប់
វិធីសាស្ត្រនេះគឺជាប្រភេទនៃការធ្វើស៊ីនទ័ររឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ វាប្រើល្បាយម្សៅស៊ីលីកុន (Si) និងម្សៅកាបូន (C) ជាម្សៅបង្កប់ជាចម្បង។ ស្រទាប់ក្រាហ្វីតត្រូវបានដាក់នៅក្នុងម្សៅបង្កប់ ហើយត្រូវបានស៊ីនទ័រនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ក្នុងបរិយាកាសឧស្ម័នអសកម្ម ដែលនៅទីបំផុតបង្កើតជាថ្នាំកូត SiC នៅលើផ្ទៃនៃស្រទាប់ក្រាហ្វីត។ វិធីសាស្ត្រនេះមានដំណើរការសាមញ្ញ និងការស្អិតល្អរវាងថ្នាំកូត និងស្រទាប់ខាងក្រោម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ថ្នាំកូតបង្ហាញពីឯកសណ្ឋានមិនល្អតាមទិសដៅកម្រាស់ ហើយងាយនឹងបង្កើតរន្ធញើសជាច្រើន ដែលបណ្តាលឱ្យមានភាពធន់នឹងអុកស៊ីតកម្មមិនល្អ។
វិធីសាស្ត្រលាបថ្នាំជក់
វិធីសាស្ត្រស្រោបដោយជក់ជាចម្បងពាក់ព័ន្ធនឹងការលាបវត្ថុធាតុដើមរាវទៅលើផ្ទៃនៃស្រទាប់ក្រាហ្វីត បន្ទាប់មកដោយការសម្ងួតសម្ភារៈនៅសីតុណ្ហភាពជាក់លាក់មួយដើម្បីបង្កើតជាថ្នាំកូត។ វិធីសាស្ត្រនេះគឺសាមញ្ញ និងចំណាយតិច។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ថ្នាំកូតលទ្ធផលបង្ហាញពីភាពស្អិតខ្សោយទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោម ឯកសណ្ឋានមិនល្អ និងស្តើងជាមួយនឹងភាពធន់នឹងអុកស៊ីតកម្មទាប ដែលត្រូវការវិធីសាស្ត្របន្ថែម។
វិធីសាស្ត្របាញ់ប្លាស្មា
វិធីសាស្ត្របាញ់ប្លាស្មាពាក់ព័ន្ធនឹងការប្រើប្រាស់កាំភ្លើងប្លាស្មាដើម្បីបាញ់វត្ថុធាតុដើមរលាយ ឬពាក់កណ្តាលរលាយទៅលើផ្ទៃនៃស្រទាប់ក្រាហ្វីត ដែលបន្ទាប់មករឹង និងភ្ជាប់គ្នាដើម្បីបង្កើតជាថ្នាំកូត។ វិធីសាស្ត្រនេះងាយស្រួលប្រើ ហើយអាចផលិតថ្នាំកូតស៊ីលីកុនកាប៊ីដក្រាស់ល្មម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ថ្នាំកូតលទ្ធផលច្រើនតែស្តើងពេក ដែលនាំឱ្យមានភាពធន់នឹងអុកស៊ីតកម្មមិនល្អ។ ដូច្នេះ ជាទូទៅវាត្រូវបានគេប្រើក្នុងការរៀបចំថ្នាំកូតសមាសធាតុ SiC ដើម្បីបង្កើនគុណភាពថ្នាំកូត។
វិធីសាស្ត្រជែល-សូល
វិធីសាស្ត្រជែល-សូល ភាគច្រើនពាក់ព័ន្ធនឹងការរៀបចំដំណោះស្រាយសូលដែលមានតម្លាភាព និងឯកសណ្ឋាន ដើម្បីស្រោបលើផ្ទៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ បន្ទាប់ពីស្ងួតទៅជាជែល សម្ភារៈត្រូវបានផ្សំដើម្បីបង្កើតជាថ្នាំកូត។ វិធីសាស្ត្រនេះងាយស្រួលប្រើ និងមានតម្លៃទាប។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ថ្នាំកូតលទ្ធផលទទួលរងនូវគុណវិបត្តិដូចជា ភាពធន់នឹងការឆក់កម្ដៅទាប និងទំនោរទៅរកការប្រេះ ដែលកំណត់ការអនុវត្តរីករាលដាលរបស់វា។
វិធីសាស្ត្រប្រតិកម្មចំហាយគីមី (CVR)
CVR ប្រើប្រាស់ម្សៅ Si និង SiO₂ ជាចម្បងដើម្បីបង្កើតចំហាយ SiO₂ នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដែលបង្កឱ្យមានប្រតិកម្មគីមីជាបន្តបន្ទាប់នៅលើផ្ទៃនៃស្រទាប់ Si ដើម្បីបង្កើតជាថ្នាំកូត SiC។ ថ្នាំកូត SiC ដែលផលិតដោយវិធីសាស្ត្រនេះភ្ជាប់យ៉ាងរឹងមាំទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សីតុណ្ហភាពប្រតិកម្មគឺខ្ពស់ ហើយតម្លៃក៏ខ្ពស់ផងដែរ។
ការដាក់ចំហាយគីមី (CVD)
បច្ចុប្បន្ន CVD គឺជាបច្ចេកវិទ្យាចម្បងសម្រាប់រៀបចំថ្នាំកូត SiC លើផ្ទៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ ដំណើរការសំខាន់ពាក់ព័ន្ធនឹងប្រតិកម្មរូបវិទ្យា-គីមីជាបន្តបន្ទាប់រវាងសារធាតុប្រតិកម្មឧស្ម័ន និងផ្ទៃស្រទាប់ខាងក្រោម ដែលនៅទីបំផុតបណ្តាលឱ្យមានការដាក់ថ្នាំកូត SiC។ ថ្នាំកូត SiC ដែលផលិតដោយបច្ចេកវិទ្យា CVD ភ្ជាប់យ៉ាងរឹងមាំទៅនឹងផ្ទៃស្រទាប់ខាងក្រោម ហើយអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពធន់នឹងអុកស៊ីតកម្ម និងភាពធន់នឹងការរលាយនៃសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វិធីសាស្ត្រនេះត្រូវការពេលវេលាដាក់ថ្នាំកូតយូរ ហើយឧស្ម័នប្រតិកម្មមានសមាសធាតុពុលមួយចំនួន។
និន្នាការនៃថ្នាំកូត SiC
ថ្នាំកូត SiC ត្រូវបានប្រើជាចម្បងជាសម្ភារៈប្រើប្រាស់ក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក ជាមួយនឹងរង្វាស់សំខាន់ៗនៃការអនុវត្ត រួមទាំងឯកសណ្ឋាននៃថ្នាំកូត មេគុណនៃការពង្រីកកម្ដៅ និងចរន្តកម្ដៅ។ ខណៈពេលដែលមានតម្រូវការក្នុងស្រុកយ៉ាងច្រើនសម្រាប់ថ្នាំកូត SiC នៅក្នុងប្រទេសចិន បច្ចេកវិទ្យានេះនៅតែមិនទាន់ពេញវ័យនៅឡើយ។ នៅក្រៅប្រទេស មានតែក្រុមហ៊ុនអាមេរិកមួយប៉ុណ្ណោះដែលធ្វើប្រតិបត្តិការក្នុងវិស័យនេះ ហើយផលិតផលរបស់វាមានតម្លៃថ្លៃ។
ទូកគ្រីស្តាល់គឺជាសម្ភារៈប្រើប្រាស់ដែលប្រើប្រាស់ក្នុងការផលិតស្រទាប់អេពីតាស៊ីល ដែលអាចជំនួសក្រាហ្វីតស្រោបដោយ SiC ទោះបីជាបរិមាណទីផ្សារមានតិចតួចក៏ដោយ។ បន្ទាប់មកគឺក្រាហ្វីតស្រោបដោយ TaC ដែលផ្តល់នូវភាពធន់នឹងការច្រេះគីមីបានល្អជាងក្រាហ្វីតទទេ ឬក្រាហ្វីតស្រោបដោយ SiC ប៉ុន្តែវាមានតម្លៃថ្លៃហួសហេតុ ហើយនៅតែស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលដំបូងនៃការអភិវឌ្ឍន៍។ បច្ចុប្បន្ននេះ ក្រុមហ៊ុនក្នុងស្រុកដូចជាLiufang semiconductor, សេមីសេរ៉ានិងក្រុមហ៊ុន Vetek Semiconductorកំពុងចូលរួមក្នុងការស្រាវជ្រាវ និងអភិវឌ្ឍន៍ (R&D) ក្នុងវិស័យនេះ។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ២០ ខែឧសភា ឆ្នាំ ២០២៦