Qata epitaksiyal fîlmek tenik a krîstal a yekane ye ku bi pêvajoyek epitaksiyal li ser substratek waferê mezin dibe; wafera substratê û fîlma epitaksiyal bi hev re wekî wafera epitaksiyal têne binavkirin. Di nav van de, mezinbûna qatek epitaksiyal a silicon carbide li ser substratek silicon carbide ya guhêzbar waferek epitaksiyal a silicon carbide ya homojen çêdike, ku dikare di cîhazên hêzê de wekî dîodên Schottky, MOSFET, û IGBT-yan were çêkirin. Cureyê substratê yê herî berbelav substrata 4H-SiC ye.
Ji ber ku hema hema hemû amûr li ser tebeqeyên epitaksiyal têne çêkirin, kalîteya tebeqeya epitaksiyal bandorek girîng li ser performansa amûrê dike. Lêbelê, kalîteya tebeqeya epitaksiyal ji hêla pêvajoya krîstal û substratê ve tê bandorkirin, ku wê di qonaxek krîtîk a pîşesaziyê de datîne û di pêşkeftina wê de roleke girîng dilîze.
Rêbazên sereke ji bo amadekirina tebeqeyên epîtaksîyal ên karbîda silîkonê ev in: danîna buharê; epîtaksî ya qonaxa şil (LPE); epîtaksî ya tîrêjên molekulî (MBE); û danîna buhara kîmyewî (CVD). Di nav van de, danîna buhara kîmyewî (CVD) rêbaza herî berbelav e ji bo epîtaksî ya homojen a 4H-SiC. Epîtaksî ya CVD ya 4H-SiC bi gelemperî alavên CVD bikar tîne, ku domdariya avahiya krîstal a 4H-SiC di bin germahiyên mezinbûnê yên bilind de misoger dike.
Di alavên CVD de, substrat nikare rasterast li ser rûyek metalî were danîn an jî tenê li ser bingehek ji bo danîna epitaksiyal were danîn, ji ber ku ev faktorên bandorker ên cûrbecûr ên wekî rêça herikîna gazê (horizontal, vertîkal), germahî, zext, sabîtkirin û qirêjbûna ji perçeyên ku diherikin vedihewîne. Ji ber vê yekê, bingehek piştgirî hewce ye; substrat li ser tepsiyek tê danîn, û dûv re danîna epitaksiyal li ser substratê bi karanîna teknolojiya CVD tê kirin. Ev bingeha piştgirî bingehek grafît a bi pêçandina SiC ye.
Wekî pêkhateyeke bingehîn, substrata grafîtê xwedî hêz û moduluseke taybet a bilind, û her weha berxwedana baş a li hember şoka germî û korozyonê ye. Lêbelê, di dema hilberînê de, grafît ji ber gazên korozîf û pêkhateyên organometalîk ên mayî rastî korozyon û rijandina tozê tê, ku temenê xizmetê yê substratê bi girîngî kêm dike. Di heman demê de, toza grafîtê ya rijandî dikare çîpan qirêj bike. Di hilberîna waflên epitaksiyal ên karbîda silîkonê de, bicîhanîna daxwazên her ku diçe hişktir ên ji bo materyalên grafîtê her ku diçe dijwartir bûye, ku pêşveçûn û sepandina wan a pratîkî bi giranî sînordar dike. Di encamê de,teknolojiya pêçandinêwekî çareseriyek derketiye holê.
Avantajên Pêçanên SiC di Pîşesaziya Nîvconductor de
Taybetmendiyên fîzîkî û kîmyewî yên pêçanan divê li gorî daxwazên hişk ên ji bo berxwedana li hember germahiya bilind û korozyonê bin, ji ber ku ev rasterast bandorê li ser berhem û temenê berhemê dikin. Materyalê SiC xwedan hêzek bilind, hişkbûnek bilind, koefîsyentek nizm a berfirehbûna germî, û rêberiya germî ya hêja ye, ku ew dike materyalek avahî û nîvconductor a germahiya bilind a krîtîk. Dema ku li ser substratên grafîtê tê sepandin, avantajên wê ev in:
1) SiC li hember korozyonê berxwedêr e û dikare bi tevahî substrata grafîtê bigire nav xwe. Tîrbûna wê ya bilind zirara ji gazên korozîf asteng dike.
2) SiC xwedî îhtîmaleke bilind a germî û hêza girêdana xurt bi substrata grafîtê re ye, ku piştrast dike ku pêçandin tewra piştî çerxên germahiya bilind-nizm ên dubarekirî jî saxlem dimîne.
3) SiC xwedî aramiya kîmyewî ya hêja ye, ku pêşî li têkçûna pêçanê di atmosferên germahiya bilind û korozîf de digire.
Herwiha, firneyên epitaksiyal ên ji materyalên cûda hatine çêkirin, tepsiyên grafîtê yên bi taybetmendiyên performansa taybetî hewce dikin. Divê koefîsyenta berfirehbûna germî ya materyalê grafîtê bi germahiya mezinbûna firna epitaksiyal re lihevhatî be. Mînakî, ji ber ku germahiya mezinbûnê ji bo epitaksiya silicon carbide bilind e, tepsiyên bi pileya bilind a hevahengiya koefîsyenta berfirehbûna germî hewce ne. Koefîsyenta berfirehbûna germî ya SiC pir hindik ji ya grafîtê cuda dibe, ku ew dike materyalê bijarte ji bo pêçandina rûyê substratên grafîtê.
SiC di gelek şêweyên krîstal de heye, ku niha yên herî gelemperî celebên 3C, 4H, û 6H ne, ku her yek ji wan ji bo serîlêdanên cûda xizmet dike. Mînakî, 4H-SiC ji bo çêkirina cîhazên bi hêza bilind tê bikar anîn; 6H-SiC ya herî aram e û ji bo çêkirina cîhazên optoelektronîk tê bikar anîn; û 3C-SiC, ji ber dişibiya avahîsaziya xwe bi GaN re, ji bo hilberîna qatên epitaksiyal ên GaN ji bo çêkirina cîhazên RF yên SiC-GaN tê bikar anîn. 3C-SiC bi gelemperî wekî β-SiC jî tê binavkirin. Serlêdanek sereke ya β-SiC wekî materyalek fîlimek zirav û pêçandinê ye; di encamê de, β-SiC niha materyalê sereke ye ku ji bo pêçandinê tê bikar anîn.
Wekî madeyek xerckirinê ya hevpar di hilberîna nîvconductoran de, pêçanên SiC bi giranî di pêvajoyên wekî amadekirina substratê, epitaksî, oksîdasyon û belavbûn, gravurkirin, û çandina iyonan de têne bikar anîn. Taybetmendiyên fîzîkî û kîmyewî yên pêçanê divê li gorî şertên hişk ji bo berxwedana germahiya bilind û berxwedana korozyonê bin, ji ber ku ev rasterast bandorê li ser berhem û temenê hilberê dikin. Ji ber vê yekê, amadekirina pêçanên SiC girîng e.
Pêvajoya Amadekirina Pêçanên Karbîda Sîlîkonê
Niha, rêbazên sereke ji bo amadekirina pêçanên SiC rêbaza sol-jel, rêbaza bicihkirinê, pêçandina firçeyê, sprekirina plazmayê, reaksiyona buhara kîmyewî (CVR), û danîna buhara kîmyewî (CVD) dihewîne.
Rêbaza Çêkirinê
Ev rêbaz cureyekî sinterkirina rewşa hişk a germahiya bilind e. Ew bi giranî tevlîheviyek ji toza silîkonê (Si) û toza karbonê (C) wekî toza bicîhkirinê bikar tîne. Substratek grafît di nav toza bicîhkirinê de tê danîn û di germahiyên bilind de di atmosferek gaza bêbandor de tê sinterkirin, di dawiyê de li ser rûyê substrata grafîtê pêçek SiC çêdibe. Ev rêbaz xwedan pêvajoyek hêsan û girêdana baş di navbera pêçandin û substratê de ye; lêbelê, pêçandin di rêça qalindahiyê de yekrengiyek nebaş nîşan dide û meyla çêkirina gelek kunan heye, ku di encamê de berxwedana oksîdasyonê nebaş dibe.
Rêbaza Pêçandina Firçeyê
Rêbaza pêçandina bi firçeyê di serî de sepandina madeya xav a şile li ser rûyê substrata grafîtê, dûv re jî hişkkirina materyalê di germahiyek diyarkirî de ji bo çêkirina pêçandinê vedihewîne. Ev rêbaz hêsan û bi arzanî ye; lêbelê, pêçandina encam nîşan dide ku bi substratê ve girêdayî ye, yekrengî nebaş e, û nisbeten zirav e û berxwedana oksîdasyonê kêm e, ku rêbazên zêde hewce dike.
Rêbaza Sprakirina Plazmayê
Rêbaza spreykirina plazmayê bi karanîna çeka plazmayê tê wateya spreykirina madeya xav a heliyayî an nîv-heliyayî li ser rûyê substrata grafîtê, ku dû re hişk dibe û girêdide da ku pêçek çêbike. Ev rêbaz karanîna wê hêsan e û dikare pêçên karbîda silîkonê yên nisbeten tîr hilberîne; lêbelê, pêçên ku çêdibin pir caran pir zirav in, ku dibe sedema berxwedana oksîdasyonê ya nebaş. Ji ber vê yekê, ew bi gelemperî di amadekirina pêçên kompozît ên SiC de tê bikar anîn da ku kalîteya pêçandinê baştir bike.
Rêbaza Gel-Sol
Rêbaza jel-sol di serî de amadekirina çareseriyeke sol a yekreng û zelal ji bo pêçandina rûyê substratê vedihewîne. Piştî zuwabûna wê bo jelbûnê, materyal ji bo çêkirina pêçanê tê sinterkirin. Ev rêbaz hêsan tê bikaranîn û lêçûna wê nisbeten kêm e; lêbelê, pêçanên ku çêdibin ji kêmasiyên wekî berxwedana şoka germî ya kêm û meyla şikestinê dikişînin, ku sepandina wan a berbelav sînordar dike.
Rêbaza Reaksiyona Buhara Kîmyewî (CVR)
CVR bi giranî tozên Si û SiO₂ bikar tîne da ku di germahiyên bilind de buxara SiO₂ çêbike, û rêze reaksiyonên kîmyewî li ser rûyê substrata Si dest pê dike da ku pêçek SiC çêbike. Pêçandina SiC ya ku bi vê rêbazê tê hilberandin bi zexmî bi substratê ve girêdide; lêbelê, germahiya reaksiyonê bilind e, û lêçûn jî nisbeten bilind e.
Depozîsyona Buxara Kîmyewî (CVD)
CVD niha teknolojiya sereke ye ji bo amadekirina pêçanên SiC li ser rûyên substratê. Pêvajoya sereke rêze reaksiyonên fîzîkî-kîmyewî di navbera reaktantên gaz û rûyê substratê de vedihewîne, ku di dawiyê de dibe sedema danîna pêçanek SiC. Pêçanên SiC yên ku ji hêla teknolojiya CVD ve têne hilberandin bi zexmî bi rûyê substratê ve girêdidin û dikarin bi bandor berxwedana oksîdasyonê û berxwedana ablasyonê ya materyalê substratê baştir bikin; lêbelê, ev rêbaz demek danîna nisbeten dirêj hewce dike, û gazên reaksiyonê hin pêkhateyên jehrîn dihewînin.
Trendên di Pêçandina SiC de
Pêçanên SiC bi giranî wekî madeyên xerckirinê di çêkirina nîvconductoran de têne bikar anîn, û pîvanên performansê yên sereke di nav wan de yekrengiya pêçanê, katsayiya berfirehbûna germî û guhêrbariya germî hene. Her çend li Çînê daxwazek navxweyî ya girîng ji bo pêçanên SiC hebe jî, teknoloji hîn negihîştî ye. Li derveyî welêt, tenê yek şîrketek Amerîkî di vî warî de dixebite, û hilberên wê nisbeten biha ne.
Qeyikên krîstalmadeyên xerckirinê ne ku di hilberîna epitaksiyal de têne bikar anîn ku dikarin şûna grafîta bi pêçandina SiC bigirin, her çend qebareya bazarê piçûk be jî. Ya din grafîta bi pêçandina TaC ye, ku berxwedana korozyona kîmyewî ya çêtir ji grafîta tazî an grafîta bi pêçandina SiC pêşkêş dike, lê ew pir biha ye û hîn jî di qonaxên destpêkê yên pêşveçûnê de ye. Niha, pargîdaniyên navxweyî yên wekîLiufang semiconductor, Semicera, ûVetek Semiconductordi vî warî de bi R&D re mijûl dibin.
Dema weşandinê: 20ê Gulana 2026an