តើថ្នាំកូត SiC CVD ជាអ្វី?

ជំងឺ CVDថ្នាំកូត SiCកំពុងផ្លាស់ប្តូរដែនកំណត់នៃដំណើរការផលិតបន្ទះឈីបអេឡិចត្រូនិចក្នុងអត្រាដ៏គួរឱ្យភ្ញាក់ផ្អើលមួយ។ បច្ចេកវិទ្យាថ្នាំកូតដែលហាក់ដូចជាសាមញ្ញនេះបានក្លាយជាដំណោះស្រាយដ៏សំខាន់ចំពោះបញ្ហាប្រឈមស្នូលទាំងបីគឺការបំពុលភាគល្អិត ការច្រេះសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងសំណឹកប្លាស្មាក្នុងការផលិតបន្ទះឈីប។ ក្រុមហ៊ុនផលិតឧបករណ៍បន្ទះឈីបអេឡិចត្រូនិចកំពូលៗរបស់ពិភពលោកបានចុះបញ្ជីវាជាបច្ចេកវិទ្យាស្តង់ដារសម្រាប់ឧបករណ៍ជំនាន់ក្រោយ។ ដូច្នេះ តើអ្វីដែលធ្វើឱ្យថ្នាំកូតនេះក្លាយជា "គ្រឿងសឹកដែលមើលមិនឃើញ" នៃការផលិតបន្ទះឈីប? អត្ថបទនេះនឹងវិភាគយ៉ាងស៊ីជម្រៅអំពីគោលការណ៍បច្ចេកទេស កម្មវិធីស្នូល និងរបកគំហើញទំនើបៗរបស់វា។

1. និយមន័យនៃថ្នាំកូត SiC CVD

ថ្នាំកូត SiC CVD សំដៅលើស្រទាប់ការពារនៃស៊ីលីកុនកាបៃ (SiC) ដែលដាក់លើស្រទាប់ខាងក្រោមដោយដំណើរការដាក់ចំហាយគីមី (CVD)។ ស៊ីលីកុនកាបៃគឺជាសមាសធាតុនៃស៊ីលីកុន និងកាបូន ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាមានភាពរឹងល្អឥតខ្ចោះ ចរន្តកំដៅខ្ពស់ អសកម្មគីមី និងភាពធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ បច្ចេកវិទ្យា CVD អាចបង្កើតជាស្រទាប់ SiC ដ៏បរិសុទ្ធខ្ពស់ ក្រាស់ និងកម្រាស់ឯកសណ្ឋាន ហើយអាចអនុលោមតាមធរណីមាត្រស្មុគស្មាញ។ នេះធ្វើឱ្យថ្នាំកូត SiC CVD ស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់កម្មវិធីដែលទាមទារខ្ពស់ ដែលមិនអាចបំពេញបានដោយសម្ភារៈភាគច្រើនបែបប្រពៃណី ឬវិធីសាស្ត្រថ្នាំកូតផ្សេងទៀត។

Ⅱ. គោលការណ៍ដំណើរការ CVD

ការដាក់ចំហាយគីមី (CVD) គឺជាវិធីសាស្ត្រផលិតដែលអាចបត់បែនបាន ដែលប្រើសម្រាប់ផលិតវត្ថុធាតុរឹងដែលមានគុណភាពខ្ពស់ និងមានដំណើរការខ្ពស់។ គោលការណ៍ស្នូលនៃ CVD ពាក់ព័ន្ធនឹងប្រតិកម្មនៃសារធាតុបឋមឧស្ម័ននៅលើផ្ទៃនៃស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានកំដៅ ដើម្បីបង្កើតជាថ្នាំកូតរឹង។

នេះគឺជាការវិភាគសាមញ្ញនៃដំណើរការ SiC CVD៖

ដ្យាក្រាមគោលការណ៍ដំណើរការ CVD

1. ការណែនាំអំពីសារធាតុផ្សំសារធាតុ​ផ្សំ​ឧស្ម័ន ជាធម្មតា​ជា​ឧស្ម័ន​ដែល​មាន​ផ្ទុក​ស៊ីលីកុន (ឧ. មេទីលទ្រីក្លរ៉ូស៊ីឡាន – MTS ឬ​ស៊ីឡាន – SiH₄) និង​ឧស្ម័ន​ដែល​មាន​ផ្ទុក​កាបូន (ឧ. ប្រូផេន – C₃H₈) ត្រូវ​បាន​បញ្ចូល​ទៅ​ក្នុង​បន្ទប់​ប្រតិកម្ម។

2. ការផ្គត់ផ្គង់ឧស្ម័នឧស្ម័នបឋមទាំងនេះហូរលើស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានកំដៅ។

3. ការស្រូបយកម៉ូលេគុល​សារធាតុ​បឋម​ស្រូប​ចូល​ទៅ​លើ​ផ្ទៃ​នៃ​ស្រទាប់​ខាងក្រោម​ក្តៅ។

4. ប្រតិកម្មលើផ្ទៃនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ម៉ូលេគុលដែលស្រូបយកនឹងឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មគីមី ដែលបណ្តាលឱ្យមានការរលួយនៃសារធាតុបឋម និងការបង្កើតជាខ្សែភាពយន្ត SiC រឹង។ ផលិតផលរងត្រូវបានបញ្ចេញក្នុងទម្រង់ជាឧស្ម័ន។

5. ការស្រូបយក និងការបំភាយឧស្ម័ន៖ ផលិតផល​រង​ឧស្ម័ន​រលាយ​ចេញពី​ផ្ទៃ ហើយបន្ទាប់មក​បញ្ចេញ​ចេញពី​បន្ទប់។ ការគ្រប់គ្រង​សីតុណ្ហភាព សម្ពាធ អត្រា​លំហូរ​ឧស្ម័ន និង​កំហាប់​សារធាតុ​បង្ក​ហេតុ​ឲ្យបាន​ច្បាស់លាស់​គឺ​មាន​សារៈសំខាន់​ណាស់​ក្នុងការ​សម្រេចបាន​នូវ​លក្ខណៈសម្បត្តិ​ខ្សែភាពយន្ត​ដែល​ចង់បាន រួមទាំង​កម្រាស់ ភាពបរិសុទ្ធ គ្រីស្តាល់ និង​ភាពស្អិត។

III. ការប្រើប្រាស់ថ្នាំកូត CVD SiC ក្នុងដំណើរការឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក

ថ្នាំកូត CVD SiC គឺមិនអាចខ្វះបានក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក ពីព្រោះការរួមបញ្ចូលគ្នាតែមួយគត់នៃលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វាបំពេញតាមលក្ខខណ្ឌធ្ងន់ធ្ងរ និងតម្រូវការភាពបរិសុទ្ធដ៏តឹងរ៉ឹងនៃបរិយាកាសផលិតកម្ម។ ពួកវាបង្កើនភាពធន់នឹងការច្រេះប្លាស្មា ការវាយប្រហារគីមី និងការបង្កើតភាគល្អិត ដែលទាំងអស់នេះមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ក្នុងការបង្កើនទិន្នផលបន្ទះសៀគ្វី និងពេលវេលាដំណើរការឧបករណ៍។

ខាងក្រោមនេះគឺជាគ្រឿងបន្លាស់ស្រោបដោយ CVD SiC ទូទៅមួយចំនួន និងសេណារីយ៉ូនៃការប្រើប្រាស់របស់វា៖

១. បន្ទប់ឆ្លាក់ប្លាស្មា និងចិញ្ចៀនផ្តោតអារម្មណ៍

ផលិតផលស្រទាប់​ស្រោប​ដោយ CVD SiC ក្បាល​ផ្កាឈូក ឧបករណ៍​ទទួល​សញ្ញា និង​កង​ផ្តោត​អារម្មណ៍។

ពាក្យសុំក្នុងការឆ្លាក់ប្លាស្មា ប្លាស្មាសកម្មខ្ពស់ត្រូវបានប្រើដើម្បីយកសម្ភារៈចេញពីបន្ទះសៀគ្វីជាជម្រើស។ សម្ភារៈដែលមិនស្រោប ឬសម្ភារៈដែលមិនសូវប្រើប្រាស់បានយូររលួយយ៉ាងឆាប់រហ័ស ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបំពុលភាគល្អិត និងពេលវេលារងចាំញឹកញាប់។ ថ្នាំកូត SiC CVD មានភាពធន់នឹងសារធាតុគីមីប្លាស្មាដ៏ខ្លាំងក្លា (ឧទាហរណ៍ ហ្វ្លុយអូរីន ក្លរីន ប្លាស្មាប្រូមីន) ពន្យារអាយុកាលនៃសមាសធាតុបន្ទប់សំខាន់ៗ និងកាត់បន្ថយការបង្កើតភាគល្អិត ដែលបង្កើនទិន្នផលបន្ទះសៀគ្វីដោយផ្ទាល់។

2. បន្ទប់ PECVD និង HDPCVD

ផលិតផលបន្ទប់ប្រតិកម្ម និងអេឡិចត្រូត​ស្រោបដោយ CVD SiC។

កម្មវិធីការដាក់ស្រទាប់ចំហាយគីមីដែលបង្កើនដោយប្លាស្មា (PECVD) និងស្រទាប់ប្លាស្មាដង់ស៊ីតេខ្ពស់ CVD (HDPCVD) ត្រូវបានប្រើដើម្បីដាក់ស្រទាប់ស្តើងៗ (ឧទាហរណ៍ ស្រទាប់ឌីអេឡិចត្រិច ស្រទាប់អសកម្ម)។ ដំណើរការទាំងនេះក៏ពាក់ព័ន្ធនឹងបរិស្ថានប្លាស្មាដ៏អាក្រក់ផងដែរ។ ថ្នាំកូត CVD SiC ការពារជញ្ជាំងបន្ទប់ និងអេឡិចត្រូតពីសំណឹក ដែលធានាបាននូវគុណភាពខ្សែភាពយន្តដែលស៊ីសង្វាក់គ្នា និងកាត់បន្ថយពិការភាព។

៣. ឧបករណ៍​បញ្ចូល​អ៊ីយ៉ុង

ផលិតផលសមាសធាតុ​ធ្នឹម​ស្រោប​ដោយ CVD SiC (ឧ. រន្ធ​តូចៗ ពែង​ហ្វារ៉ាដេ)។

កម្មវិធីការដាក់បញ្ចូលអ៊ីយ៉ុងណែនាំអ៊ីយ៉ុងសារធាតុដូប៉ាងចូលទៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីមីកុងដុកទ័រ។ ធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងថាមពលខ្ពស់អាចបណ្តាលឱ្យមានការហៀរចេញ និងសំណឹកនៃសមាសធាតុដែលលាតត្រដាង។ ភាពរឹង និងភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់នៃ CVD SiC កាត់បន្ថយការបង្កើតភាគល្អិតពីសមាសធាតុបន្ទាត់ធ្នឹម ដែលការពារការចម្លងរោគនៃបន្ទះបន្ទះក្នុងអំឡុងពេលជំហានដូប៉ាងដ៏សំខាន់នេះ។

៤. សមាសធាតុរ៉េអាក់ទ័រ Epitaxial

ផលិតផល: ឧបករណ៍​ទទួល​សញ្ញា​ស្រោប​ដោយ CVD SiC និង​ឧបករណ៍​ចែកចាយ​ឧស្ម័ន។

កម្មវិធីការលូតលាស់ Epitaxial (EPI) ពាក់ព័ន្ធនឹងការលូតលាស់ស្រទាប់គ្រីស្តាល់ដែលមានលំដាប់ខ្ពស់នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ សារធាតុទទួលប្រតិកម្មស្រោបដោយ CVD SiC ផ្តល់នូវស្ថេរភាពកម្ដៅដ៏ល្អឥតខ្ចោះ និងភាពអសកម្មគីមីនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដែលធានាបាននូវកំដៅឯកសណ្ឋាន និងការពារការចម្លងរោគនៃសារធាតុទទួលប្រតិកម្មខ្លួនឯង ដែលមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងការសម្រេចបាននូវស្រទាប់ epitaxial ដែលមានគុណភាពខ្ពស់។

ដោយសារ​រូបរាង​បន្ទះ​ឈីប​រួម​តូច ហើយ​តម្រូវការ​ដំណើរការ​កាន់តែ​ខ្លាំង​ឡើង តម្រូវការ​សម្រាប់​អ្នកផ្គត់ផ្គង់​ថ្នាំកូត CVD SiC ដែល​មាន​គុណភាព​ខ្ពស់ និង​អ្នក​ផលិត​ថ្នាំកូត CVD បន្ត​កើនឡើង។

IV. តើ​អ្វី​ទៅ​ជា​បញ្ហា​ប្រឈម​នៃ​ដំណើរការ​ស្រោប SiC CVD?

បើទោះបីជាមានគុណសម្បត្តិដ៏អស្ចារ្យនៃថ្នាំកូត CVD SiC ក៏ដោយ ការផលិត និងការអនុវត្តរបស់វានៅតែប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាប្រឈមមួយចំនួននៃដំណើរការ។ ការដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមទាំងនេះគឺជាគន្លឹះក្នុងការសម្រេចបាននូវដំណើរការដែលមានស្ថេរភាព និងប្រសិទ្ធភាពចំណាយ។

បញ្ហាប្រឈម៖

១. ភាពស្អិតជាប់នឹងស្រទាប់ខាងក្រោម

SiC អាចជាការពិបាកក្នុងការសម្រេចបាននូវភាពស្អិតជាប់ខ្លាំង និងឯកសណ្ឋានទៅនឹងវត្ថុធាតុស្រទាប់ខាងក្រោមផ្សេងៗ (ឧទាហរណ៍ ក្រាហ្វីត ស៊ីលីកុន សេរ៉ាមិច) ដោយសារតែភាពខុសគ្នានៃមេគុណពង្រីកកម្ដៅ និងថាមពលផ្ទៃ។ ភាពស្អិតជាប់មិនល្អអាចនាំឱ្យមានការបែកចេញក្នុងអំឡុងពេលវដ្តកម្ដៅ ឬភាពតានតឹងមេកានិច។

ដំណោះស្រាយ៖

ការរៀបចំផ្ទៃការសម្អាត និងការព្យាបាលផ្ទៃយ៉ាងហ្មត់ចត់ (ឧទាហរណ៍ ការឆ្លាក់ ការព្យាបាលប្លាស្មា) នៃស្រទាប់ខាងក្រោម ដើម្បីយកសារធាតុកខ្វក់ចេញ និងបង្កើតផ្ទៃដ៏ល្អប្រសើរសម្រាប់ការស្អិត។

ស្រទាប់​អន្តរ៖ ដាក់ស្រទាប់អន្តរស្រទាប់ ឬស្រទាប់ទ្រនាប់ស្តើង និងប្ដូរតាមបំណង (ឧទាហរណ៍ កាបូន pyrolytic, TaC – ស្រដៀងគ្នាទៅនឹងថ្នាំកូត CVD TaC នៅក្នុងកម្មវិធីជាក់លាក់) ដើម្បីកាត់បន្ថយភាពមិនស៊ីគ្នានៃការពង្រីកកម្ដៅ និងជំរុញការស្អិតជាប់។

បង្កើនប្រសិទ្ធភាពប៉ារ៉ាម៉ែត្រដាក់ប្រាក់៖ គ្រប់គ្រងដោយប្រុងប្រយ័ត្ននូវសីតុណ្ហភាព សម្ពាធ និងសមាមាត្រឧស្ម័ននៃការដាក់ស្រទាប់ ដើម្បីធ្វើឱ្យការបង្កើតស្នូល និងការលូតលាស់នៃខ្សែភាពយន្ត SiC មានប្រសិទ្ធភាពបំផុត និងលើកកម្ពស់ចំណងអន្តរមុខឱ្យរឹងមាំ។

2. ភាពតានតឹង និងការប្រេះនៃខ្សែភាពយន្ត

អំឡុងពេលដាក់លោហៈ ឬការត្រជាក់ជាបន្តបន្ទាប់ ភាពតានតឹងដែលនៅសេសសល់អាចកើតឡើងនៅក្នុងខ្សែភាពយន្ត SiC ដែលបណ្តាលឱ្យមានការប្រេះ ឬកោង ជាពិសេសលើធរណីមាត្រធំជាង ឬស្មុគស្មាញ។

ដំណោះស្រាយ៖

ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាព៖ គ្រប់គ្រងអត្រាកំដៅ និងត្រជាក់យ៉ាងច្បាស់លាស់ ដើម្បីកាត់បន្ថយការឆក់កម្ដៅ និងភាពតានតឹង។

ថ្នាំកូតជម្រាល៖ ប្រើវិធីសាស្ត្រថ្នាំកូតច្រើនស្រទាប់ ឬថ្នាំកូតជម្រាល ដើម្បីផ្លាស់ប្តូរសមាសធាតុ ឬរចនាសម្ព័ន្ធសម្ភារៈបន្តិចម្តងៗ ដើម្បីសម្រួលដល់ភាពតានតឹង។

ការដុតបន្ទាប់ពីដាក់លោហៈដុតផ្នែកដែលស្រោបរួច ដើម្បីលុបបំបាត់ភាពតានតឹងដែលនៅសេសសល់ និងបង្កើនភាពសុចរិតនៃខ្សែភាពយន្ត។

៣. ភាពស៊ីសង្វាក់គ្នា និងឯកសណ្ឋានលើធរណីមាត្រស្មុគស្មាញ

ការដាក់ថ្នាំកូតក្រាស់ និងស្របគ្នាលើផ្នែកដែលមានរាងស្មុគស្មាញ សមាមាត្រទិដ្ឋភាពខ្ពស់ ឬបណ្តាញខាងក្នុងអាចជាការលំបាកដោយសារតែដែនកំណត់នៃការសាយភាយសារធាតុបឋម និងចលនវិទ្យាប្រតិកម្ម។

ដំណោះស្រាយ៖

ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការរចនារ៉េអាក់ទ័ររចនារ៉េអាក់ទ័រ CVD ជាមួយនឹងឌីណាមិកលំហូរឧស្ម័ន និងឯកសណ្ឋានសីតុណ្ហភាពដែលបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើង ដើម្បីធានាបាននូវការចែកចាយឯកសណ្ឋាននៃសារធាតុបឋម។

ការកែតម្រូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការ៖ លៃតម្រូវសម្ពាធនៃការបញ្ចេញសារធាតុ អត្រាលំហូរ និងកំហាប់សារធាតុបឋម ដើម្បីបង្កើនការសាយភាយដំណាក់កាលឧស្ម័នទៅជាលក្ខណៈពិសេសស្មុគស្មាញ។

ការដាក់ប្រាក់ច្រើនដំណាក់កាល៖ ប្រើជំហានដាក់ស្រទាប់ជាបន្តបន្ទាប់ ឬឧបករណ៍បង្វិល ដើម្បីធានាថាផ្ទៃទាំងអស់ត្រូវបានស្រោបគ្រប់គ្រាន់។

សំណួរដែលសួរញឹកញាប់

សំណួរទី 1: តើអ្វីជាភាពខុសគ្នាស្នូលរវាង CVD SiC និង PVD SiC នៅក្នុងកម្មវិធី semiconductor?

ក: ថ្នាំកូត CVD គឺជារចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ជួរឈរដែលមានភាពបរិសុទ្ធ >99.99% សមស្របសម្រាប់បរិស្ថានប្លាស្មា; ថ្នាំកូត PVD ភាគច្រើនជា amorphous/nanocrystalline ដែលមានភាពបរិសុទ្ធ <99.9% ដែលភាគច្រើនប្រើសម្រាប់ថ្នាំកូតតុបតែង។

សំណួរទី 2: តើសីតុណ្ហភាពអតិបរមាដែលថ្នាំកូតអាចទ្រាំទ្របានគឺជាអ្វី?

ក: ការអត់ធ្មត់រយៈពេលខ្លីនៃ 1650 ° C (ដូចជាដំណើរការ annealing) ដែនកំណត់ការប្រើប្រាស់រយៈពេលវែងនៃ 1450 ° C លើសពីសីតុណ្ហភាពនេះនឹងបណ្តាលឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលពី β-SiC ទៅ α-SiC ។

សំណួរទី 3: ជួរកម្រាស់ថ្នាំកូតធម្មតា?

ក: សមាសធាតុ​ស៊ីមីកុងដុកទ័រ​ភាគច្រើន​មាន​ទំហំ 80-150 μm ហើយ​ថ្នាំកូត EBC របស់​ម៉ាស៊ីន​យន្តហោះ​អាច​ឡើង​ដល់ 300-500 μm។

សំណួរទី៤៖ តើកត្តាសំខាន់ៗអ្វីខ្លះដែលប៉ះពាល់ដល់ថ្លៃដើម?

ក៖ ភាពបរិសុទ្ធនៃសារធាតុផ្សំ (៤០%) ការប្រើប្រាស់ថាមពលឧបករណ៍ (៣០%) ការខាតបង់ទិន្នផល (២០%)។ តម្លៃឯកតានៃថ្នាំកូតលំដាប់ខ្ពស់អាចឡើងដល់ ៥០០០ ដុល្លារ/គីឡូក្រាម។

សំណួរទី 5: តើ​អ្នកផ្គត់ផ្គង់​ធំៗ​លើ​ពិភពលោក​មាន​អ្វីខ្លះ?

ក៖ អឺរ៉ុប និងសហរដ្ឋអាមេរិក៖ CoorsTek, Mersen, Ionbond; អាស៊ី៖ Semixlab, Veteksemicon, Kallex (តៃវ៉ាន់), Scientech (តៃវ៉ាន់)