ອຸປະສັກທາງດ້ານເຕັກນິກຕໍ່ຊິລິກອນຄາໄບແມ່ນຫຍັງ?

ວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳລຸ້ນທຳອິດແມ່ນຊິລິກອນແບບດັ້ງເດີມ (Si) ແລະ ເຈີມານຽມ (Ge) ເຊິ່ງເປັນພື້ນຖານສຳລັບການຜະລິດວົງຈອນລວມ. ພວກມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນທຣານຊິດເຕີ ແລະ ເຄື່ອງກວດຈັບພະລັງງານຕ່ຳ, ຄວາມຖີ່ຕ່ຳ, ແລະ ພະລັງງານຕ່ຳ. ຫຼາຍກວ່າ 90% ຂອງຜະລິດຕະພັນເຄິ່ງຕົວນຳແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນ;
ວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳລຸ້ນທີສອງແມ່ນເປັນຕົວແທນໂດຍແກລຽມອາເຊໄນ (GaAs), ອິນດຽມຟອສໄຟ (InP) ແລະແກລຽມຟອສໄຟ (GaP). ເມື່ອປຽບທຽບກັບອຸປະກອນທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນ, ພວກມັນມີຄຸນສົມບັດອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກຄວາມຖີ່ສູງ ແລະ ຄວາມໄວສູງ ແລະ ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂົງເຂດອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ໄມໂຄຣເອເລັກໂຕຣນິກ.
ວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳລຸ້ນທີສາມແມ່ນຕົວແທນໂດຍວັດສະດຸທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂຶ້ນມາເຊັ່ນ: ຊິລິໂຄນຄາໄບ (SiC), ແກລຽມໄນໄຕຣດ (GaN), ສັງກະສີອອກໄຊ (ZnO), ເພັດ (C), ແລະ ອາລູມິນຽມໄນໄຕຣດ (AlN).

ຊິລິກອນຄາໄບເປັນວັດສະດຸພື້ນຖານທີ່ສຳຄັນສຳລັບການພັດທະນາອຸດສາຫະກຳເຄິ່ງຕົວນຳລຸ້ນທີສາມ. ອຸປະກອນພະລັງງານຊິລິກອນຄາໄບສາມາດຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການດ້ານປະສິດທິພາບສູງ, ຂະໜາດນ້ອຍ ແລະ ນ້ຳໜັກເບົາຂອງລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ ດ້ວຍຄວາມຕ້ານທານແຮງດັນສູງ, ທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງ, ການສູນເສຍຕ່ຳ ແລະ ຄຸນສົມບັດອື່ນໆທີ່ດີເລີດ.

ເນື່ອງຈາກຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບທີ່ດີເລີດຂອງມັນຄື: ຊ່ອງຫວ່າງແຖບສູງ (ເຊິ່ງກົງກັບສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ແຕກຫັກສູງ ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານສູງ), ຄວາມນຳໄຟຟ້າສູງ, ແລະ ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງ, ມັນຄາດວ່າຈະກາຍເປັນວັດສະດຸພື້ນຖານທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດສຳລັບການຜະລິດຊິບເຄິ່ງຕົວນຳໃນອະນາຄົດ. ໂດຍສະເພາະໃນຂົງເຂດຍານພາຫະນະພະລັງງານໃໝ່, ການຜະລິດພະລັງງານແສງອາທິດ, ການຂົນສົ່ງທາງລົດໄຟ, ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າອັດສະລິຍະ ແລະ ຂົງເຂດອື່ນໆ, ມັນມີຂໍ້ດີທີ່ຊັດເຈນ.

ຂະບວນການຜະລິດ SiC ແບ່ງອອກເປັນສາມຂັ້ນຕອນຫຼັກຄື: ການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ SiC ດຽວ, ການເຕີບໂຕຂອງຊັ້ນ epitaxial ແລະ ການຜະລິດອຸປະກອນ, ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບສີ່ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ຫຼັກຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາ:ຊັ້ນຮອງພື້ນ, epitaxology, ອຸປະກອນ ແລະ ໂມດູນຕ່າງໆ.

ວິທີການຫຼັກໃນການຜະລິດຊັ້ນຮອງພື້ນຖານ ກ່ອນອື່ນໝົດແມ່ນໃຊ້ວິທີການລະເຫີຍໄອທາງກາຍະພາບເພື່ອເຮັດໃຫ້ຜົງລະເຫີຍໃນສະພາບແວດລ້ອມສູນຍາກາດທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ, ແລະ ປູກຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບເທິງໜ້າຜິວຂອງຜລຶກເມັດພັນໂດຍຜ່ານການຄວບຄຸມຂອງສະໜາມອຸນຫະພູມ. ການໃຊ້ແຜ່ນຊິລິກອນຄາໄບເປັນຊັ້ນຮອງພື້ນຖານ, ການວາງໄອເຄມີແມ່ນໃຊ້ເພື່ອວາງຊັ້ນຂອງຜລຶກດ່ຽວເທິງແຜ່ນເພື່ອສ້າງແຜ່ນ epitaxial. ໃນນັ້ນ, ການປູກຊັ້ນ epitaxial ຊິລິກອນຄາໄບເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນຖານຊິລິກອນຄາໄບທີ່ນຳໄຟຟ້າສາມາດເຮັດເປັນອຸປະກອນພະລັງງານ, ເຊິ່ງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ໃນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ພະລັງງານແສງອາທິດ ແລະ ຂົງເຂດອື່ນໆ; ການປູກຊັ້ນ epitaxial gallium nitride ເທິງຊັ້ນເຄິ່ງສນວນ.ຊັ້ນຮອງຊິລິກອນຄາໄບສາມາດນຳໄປເຮັດເປັນອຸປະກອນຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ, ນຳໃຊ້ໃນການສື່ສານ 5G ແລະ ຂົງເຂດອື່ນໆ.

ໃນປະຈຸບັນ, ວັດສະດຸຊິລິກອນຄາໄບມີອຸປະສັກທາງດ້ານເຕັກນິກທີ່ສູງທີ່ສຸດໃນລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາຊິລິກອນຄາໄບ, ແລະ ວັດສະດຸຊິລິກອນຄາໄບແມ່ນຜະລິດຍາກທີ່ສຸດ.

ບັນຫາການຜະລິດ SiC ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂຢ່າງຄົບຖ້ວນ, ແລະ ຄຸນນະພາບຂອງເສົາຜລຶກວັດຖຸດິບຍັງບໍ່ໝັ້ນຄົງ ແລະ ມີບັນຫາຜົນຜະລິດ, ເຊິ່ງນຳໄປສູ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຂອງອຸປະກອນ SiC. ມັນໃຊ້ເວລາສະເລ່ຍພຽງແຕ່ 3 ມື້ສຳລັບວັດສະດຸຊິລິກອນທີ່ຈະເຕີບໃຫຍ່ເປັນແທ່ງຜລຶກ, ແຕ່ມັນໃຊ້ເວລາໜຶ່ງອາທິດສຳລັບແທ່ງຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບ. ແທ່ງຜລຶກຊິລິກອນທົ່ວໄປສາມາດຍາວໄດ້ 200 ຊມ, ແຕ່ແທ່ງຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບສາມາດຍາວໄດ້ພຽງແຕ່ 2 ຊມ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, SiC ເອງເປັນວັດສະດຸທີ່ແຂງ ແລະ ແຕກງ່າຍ, ແລະ ແຜ່ນແພທີ່ເຮັດດ້ວຍມັນມັກຈະມີຮອຍບิ่นຢູ່ແຄມເມື່ອໃຊ້ການຕັດແຜ່ນແພແບບກົນຈັກແບບດັ້ງເດີມ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຜົນຜະລິດ ແລະ ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືຂອງຜະລິດຕະພັນ. ຊັ້ນຮອງ SiC ແຕກຕ່າງຈາກແທ່ງຊິລິກອນແບບດັ້ງເດີມຫຼາຍ, ແລະ ທຸກຢ່າງຕັ້ງແຕ່ອຸປະກອນ, ຂະບວນການ, ການປຸງແຕ່ງຈົນເຖິງການຕັດຕ້ອງໄດ້ຮັບການພັດທະນາເພື່ອຈັດການກັບຊິລິກອນຄາໄບ.

ລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກຳຊິລິກອນຄາໄບສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນແບ່ງອອກເປັນສີ່ສ່ວນຫຼັກຄື: ວັດສະດຸຮອງພື້ນ, ວັດສະດຸຮອງພື້ນ, ອຸປະກອນ ແລະ ການນຳໃຊ້. ວັດສະດຸຮອງພື້ນແມ່ນພື້ນຖານຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກຳ, ວັດສະດຸຮອງພື້ນແມ່ນກຸນແຈສຳຄັນໃນການຜະລິດອຸປະກອນ, ອຸປະກອນແມ່ນແກນກາງຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກຳ, ແລະ ການນຳໃຊ້ແມ່ນແຮງຂັບເຄື່ອນສຳລັບການພັດທະນາອຸດສາຫະກຳ. ອຸດສາຫະກຳຕົ້ນນ້ຳໃຊ້ວັດຖຸດິບເພື່ອເຮັດວັດສະດຸຮອງພື້ນຜ່ານວິທີການລະເຫີຍໄອທາງກາຍະພາບ ແລະ ວິທີການອື່ນໆ, ແລະ ຈາກນັ້ນໃຊ້ວິທີການວາງໄອທາງເຄມີ ແລະ ວິທີການອື່ນໆເພື່ອປູກວັດສະດຸຮອງພື້ນ. ອຸດສາຫະກຳກາງນ້ຳໃຊ້ວັດສະດຸຕົ້ນນ້ຳເພື່ອເຮັດອຸປະກອນຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ, ອຸປະກອນພະລັງງານ ແລະ ອຸປະກອນອື່ນໆ, ເຊິ່ງໃນທີ່ສຸດແມ່ນໃຊ້ໃນການສື່ສານ 5G ປາຍນ້ຳ, ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ການຂົນສົ່ງທາງລົດໄຟ, ແລະອື່ນໆ. ໃນນັ້ນ, ວັດສະດຸຮອງພື້ນ ແລະ ວັດສະດຸຮອງພື້ນຄິດເປັນ 60% ຂອງຕົ້ນທຶນຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກຳ ແລະ ເປັນມູນຄ່າຫຼັກຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກຳ.

ຊັ້ນຮອງ SiC: ຜລຶກ SiC ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຜະລິດໂດຍໃຊ້ວິທີ Lely. ຜະລິດຕະພັນຫຼັກສາກົນກຳລັງຫັນປ່ຽນຈາກ 4 ນິ້ວເປັນ 6 ນິ້ວ, ແລະຜະລິດຕະພັນຊັ້ນຮອງທີ່ນຳໄຟຟ້າໄດ້ 8 ນິ້ວໄດ້ຖືກພັດທະນາ. ຊັ້ນຮອງພາຍໃນປະເທດສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ 4 ນິ້ວ. ເນື່ອງຈາກສາຍການຜະລິດແຜ່ນຊິລິໂຄນ 6 ນິ້ວທີ່ມີຢູ່ແລ້ວສາມາດຍົກລະດັບ ແລະ ຫັນປ່ຽນເພື່ອຜະລິດອຸປະກອນ SiC ໄດ້, ສ່ວນແບ່ງຕະຫຼາດທີ່ສູງຂອງຊັ້ນຮອງ SiC 6 ນິ້ວຈະຍັງຄົງຢູ່ເປັນເວລາດົນນານ.

ຂະບວນການຜະລິດຊັ້ນຊິລິກອນຄາໄບແມ່ນສັບສົນ ແລະ ຍາກທີ່ຈະຜະລິດ. ຊັ້ນຊິລິກອນຄາໄບແມ່ນວັດສະດຸເຊມິຄອນດັກເຕີດຽວທີ່ປະກອບດ້ວຍສອງອົງປະກອບຄື: ຄາບອນ ແລະ ຊິລິກອນ. ໃນປະຈຸບັນ, ອຸດສາຫະກຳສ່ວນໃຫຍ່ໃຊ້ຜົງຄາບອນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ ແລະ ຜົງຊິລິກອນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງເປັນວັດຖຸດິບເພື່ອສັງເຄາະຜົງຊິລິກອນຄາໄບ. ພາຍໃຕ້ສະໜາມອຸນຫະພູມພິເສດ, ວິທີການສົ່ງຜ່ານໄອທາງກາຍະພາບທີ່ເຕີບໃຫຍ່ເຕັມທີ່ (ວິທີ PVT) ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອປູກຊິລິກອນຄາໄບທີ່ມີຂະໜາດແຕກຕ່າງກັນໃນເຕົາເຜົາຜລຶກ. ກ້ອນຜລຶກຈະຖືກປຸງແຕ່ງ, ຕັດ, ບົດ, ຂັດ, ທຳຄວາມສະອາດ ແລະ ຂະບວນການອື່ນໆອີກຫຼາຍຢ່າງເພື່ອຜະລິດຊັ້ນຊິລິກອນຄາໄບ.