ເຕົາເຜົາຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບ (SiC) ແມ່ນຫຍັງ?

ຊີຊີມີລັກສະນະຂອງແຖບຄວາມຖີ່ກ້ວາງ, ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງ, ຄວາມເຂັ້ມຂອງສະໜາມແຕກຫັກທີ່ສຳຄັນສູງ, ແລະອັດຕາການລອຍຕົວຂອງອີເລັກຕຣອນສູງ. ມັນສາມາດຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການນຳໃຊ້ພາຍໃຕ້ອຸນຫະພູມສູງ, ຄວາມກົດດັນສູງ, ຄວາມຖີ່ສູງ, ແລະ ພະລັງງານສູງ. ມັນສາມາດນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຍານພາຫະນະພະລັງງານໃໝ່, ພະລັງງານແສງອາທິດ, ການຄວບຄຸມອຸດສາຫະກຳ, ການສື່ສານດ້ວຍຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ ແລະ ຂົງເຂດອື່ນໆ. ດ້ວຍການພັດທະນາຢ່າງວ່ອງໄວຂອງອຸດສາຫະກຳທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ຕະຫຼາດເຄິ່ງຕົວນຳລຸ້ນທີສາມທີ່ເປັນຕົວແທນໂດຍຊິລິກອນຄາໄບໄດ້ນຳເອົາໂອກາດໃໝ່ໆເຂົ້າມາ.

ການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກແມ່ນຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ຫຼັກຂອງການຜະລິດຊັ້ນຊິລິກອນຄາໄບ, ແລະອຸປະກອນຫຼັກແມ່ນເຕົາເຜົາການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ. ຄ້າຍຄືກັບເຕົາເຜົາການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກຊັ້ນຊິລິກອນແບບດັ້ງເດີມ, ໂຄງສ້າງເຕົາເຜົາບໍ່ສັບສົນຫຼາຍ. ມັນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍຕົວເຕົາເຜົາ, ລະບົບຄວາມຮ້ອນ, ກົນໄກການສົ່ງຕໍ່ຂົດລວດ, ລະບົບການເກັບກຳ ແລະ ວັດແທກສູນຍາກາດ, ລະບົບເສັ້ນທາງອາຍແກັສ, ລະບົບເຮັດຄວາມເຢັນ, ລະບົບຄວບຄຸມ, ແລະອື່ນໆ. ພາກສະໜາມຄວາມຮ້ອນ ແລະ ເງື່ອນໄຂຂອງຂະບວນການກຳນົດຕົວຊີ້ວັດຫຼັກຂອງຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບ, ຂະໜາດ, ຄວາມນຳໄຟຟ້າ ແລະ ຕົວຊີ້ວັດຫຼັກອື່ນໆ.

Ⅰ. ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນເຕັກໂນໂລຊີການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບ

ອຸນຫະພູມຂອງການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບແມ່ນສູງຫຼາຍ ແລະ ບໍ່ສາມາດຕິດຕາມກວດກາໄດ້, ສະນັ້ນຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຕົ້ນຕໍແມ່ນຢູ່ໃນຂະບວນການດັ່ງກ່າວເອງ:

(1)ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຄວບຄຸມພາກສະໜາມຄວາມຮ້ອນການຕິດຕາມກວດກາຊ່ອງທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງທີ່ປິດແມ່ນຍາກ ແລະ ບໍ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້. ບໍ່ເຫມືອນກັບອຸປະກອນການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນແບບດັ້ງເດີມ ເຊິ່ງມີລະດັບອັດຕະໂນມັດສູງ ແລະ ຂະບວນການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກສາມາດສັງເກດ, ຄວບຄຸມ ແລະ ປັບໄດ້, ຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບເຕີບໂຕໃນພື້ນທີ່ປິດໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງກວ່າ 2,000°C, ແລະ ອຸນຫະພູມການເຕີບໂຕຕ້ອງໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມຢ່າງແນ່ນອນໃນລະຫວ່າງການຜະລິດ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມເປັນເລື່ອງຍາກ;

(2)ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຄວບຄຸມຮູບແບບຜລຶກທໍ່ນ້ອຍໆ, ການລວມຕົວທີ່ມີຫຼາຍຮູບແບບ, ການເຄື່ອນທີ່ ແລະ ຂໍ້ບົກຜ່ອງອື່ນໆມັກຈະເກີດຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຕີບໃຫຍ່, ແລະ ພວກມັນມີຜົນກະທົບ ແລະ ພັດທະນາເຊິ່ງກັນແລະກັນ. ທໍ່ນ້ອຍໆ (MP) ແມ່ນຂໍ້ບົກຜ່ອງແບບຜ່ານທີ່ມີຂະໜາດຕັ້ງແຕ່ຫຼາຍໄມຄຣອນຫາຫຼາຍສິບໄມຄຣອນ, ເຊິ່ງເປັນຂໍ້ບົກຜ່ອງທີ່ຮ້າຍແຮງຂອງອຸປະກອນຕ່າງໆ. ຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບດ໌ດ່ຽວປະກອບມີຫຼາຍກວ່າ 200 ຮູບແບບຜລຶກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແຕ່ມີໂຄງສ້າງຜລຶກພຽງແຕ່ບໍ່ເທົ່າໃດອັນເທົ່ານັ້ນ (ປະເພດ 4H) ແມ່ນວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ຕ້ອງການສຳລັບການຜະລິດ. ການຫັນປ່ຽນຮູບແບບຜລຶກມັກຈະເກີດຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຕີບໃຫຍ່, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດຂໍ້ບົກຜ່ອງໃນການລວມຕົວຫຼາຍຮູບແບບ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນຈຳເປັນຕ້ອງຄວບຄຸມຕົວກຳນົດຢ່າງຖືກຕ້ອງເຊັ່ນ: ອັດຕາສ່ວນຊິລິກອນ-ຄາບອນ, ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມການເຕີບໂຕ, ອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ, ແລະ ຄວາມດັນການໄຫຼຂອງອາຍແກັສ.

ນອກຈາກນັ້ນ, ຍັງມີການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມໃນຂົງເຂດຄວາມຮ້ອນຂອງການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບດ່ຽວ, ເຊິ່ງນໍາໄປສູ່ຄວາມກົດດັນພາຍໃນພື້ນເມືອງ ແລະ ການເຄື່ອນທີ່ທີ່ເກີດຂຶ້ນ (ການເຄື່ອນທີ່ຂອງລະນາບພື້ນຖານ BPD, ການເຄື່ອນທີ່ຂອງສະກູ TSD, ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຂອບ TED) ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນນະພາບ ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງ epitaxy ແລະ ອຸປະກອນຕ່າງໆຕໍ່ມາ.

(3)ການຄວບຄຸມການໃຊ້ສານກະຕຸ້ນທີ່ຫຍຸ້ງຍາກ: ການນຳເອົາສິ່ງເຈືອປົນພາຍນອກຕ້ອງໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມຢ່າງເຂັ້ມງວດເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜລຶກທີ່ນຳໄຟຟ້າໄດ້ດ້ວຍການເສີມທິດທາງ;

(4)ອັດຕາການເຕີບໂຕຊ້າອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງຊິລິກອນຄາໄບແມ່ນຊ້າຫຼາຍ. ແບບດັ້ງເດີມວັດສະດຸຊິລິໂຄນຕ້ອງການເວລາພຽງແຕ່ 3 ມື້ເທົ່ານັ້ນເພື່ອເຕີບໃຫຍ່ເປັນແທ່ງຜລຶກ, ໃນຂະນະທີ່ແທ່ງຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບຕ້ອງການເວລາ 7 ມື້. ສິ່ງນີ້ນຳໄປສູ່ປະສິດທິພາບການຜະລິດທີ່ຕ່ຳລົງຕາມທຳມະຊາດຂອງຊິລິກອນຄາໄບ ແລະ ຜົນຜະລິດທີ່ຈຳກັດຫຼາຍ.

ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ພາລາມິເຕີຂອງການເຕີບໂຕຂອງຊິລິກອນຄາໄບ epitaxial ແມ່ນມີຄວາມຕ້ອງການຫຼາຍ, ລວມທັງຄວາມແໜ້ນໜາຂອງອຸປະກອນ, ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງຄວາມກົດດັນຂອງອາຍແກັສໃນຫ້ອງປະຕິກິລິຍາ, ການຄວບຄຸມເວລາການນຳອາຍແກັສທີ່ຊັດເຈນ, ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງອັດຕາສ່ວນອາຍແກັສ, ແລະການຄຸ້ມຄອງອຸນຫະພູມການວາງທີ່ເຂັ້ມງວດ. ໂດຍສະເພາະ, ດ້ວຍການປັບປຸງລະດັບແຮງດັນຕ້ານທານຂອງອຸປະກອນ, ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຄວບຄຸມພາລາມິເຕີຫຼັກຂອງແຜ່ນ epitaxial ໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

ນອກຈາກນັ້ນ, ດ້ວຍການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມໜາຂອງຊັ້ນ epitaxial, ວິທີການຄວບຄຸມຄວາມເປັນເອກະພາບຂອງຄວາມຕ້ານທານ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງ ໃນຂະນະທີ່ຮັບປະກັນຄວາມໜາໄດ້ກາຍເປັນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສຳຄັນອີກອັນໜຶ່ງ. ໃນລະບົບຄວບຄຸມດ້ວຍໄຟຟ້າ, ມັນຈຳເປັນຕ້ອງໄດ້ລວມເອົາເຊັນເຊີ ແລະ ຕົວກະຕຸ້ນທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍຳສູງເພື່ອຮັບປະກັນວ່າພາລາມິເຕີຕ່າງໆສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ ແລະ ໝັ້ນຄົງ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງອັລກໍຣິທຶມການຄວບຄຸມກໍ່ມີຄວາມສຳຄັນເຊັ່ນກັນ. ມັນຕ້ອງສາມາດປັບຍຸດທະສາດການຄວບຄຸມໃນເວລາຈິງຕາມສັນຍານຄຳຕິຊົມເພື່ອປັບຕົວເຂົ້າກັບການປ່ຽນແປງຕ່າງໆໃນການເຕີບໂຕຂອງຊິລິກອນຄາໄບ epitaxialຂະບວນການ.

2. ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຫຼັກໃນການຜະລິດວັດສະດຸຊິລິກອນຄາໄບ:

1. ອຸນຫະພູມການຈະເລີນເຕີບໂຕສູງກວ່າ 2000 ℃, ເຊິ່ງສູງກວ່າຊິລິໂຄນສອງເທົ່າ.

2. ຄວາມໜາຂອງແທ່ງຜລຶກມີຂະໜາດນ້ອຍໃນຊ່ວງໄລຍະເວລາການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ, ແລະແທ່ງຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບ 2 ຊມ ຈະເຕີບໃຫຍ່ພາຍໃນ 7 ມື້.

3. ຄວາມຕ້ອງການປະເພດຜລຶກແມ່ນສູງ, ແລະມີພຽງແຕ່ສອງສາມຊິລິກອນຄາໄບຜລຶກດຽວທີ່ມີໂຄງສ້າງຜລຶກ.

4. ການສວມໃສ່ຂອງການຕັດແມ່ນສູງ, ແລະຊິລິກອນຄາໄບມີຄວາມແຂງສູງຫຼາຍ.

ສະຫຼຸບແລ້ວ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍເວລາທີ່ແພງ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີການປຸງແຕ່ງທີ່ສັບສົນ ກຳນົດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຂອງຊັ້ນຮອງຊິລິກອນຄາໄບ, ເຊິ່ງຈຳກັດການນຳໃຊ້ຊິລິກອນຄາໄບ.

III. ການຈັດປະເພດຂອງເຕົາເຜົາຜລຶກ

ອີງຕາມວິທີການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຕົາເຜົາຜລຶກສາມາດແບ່ງອອກເປັນປະເພດການຊັກນຳ ແລະ ປະເພດຄວາມຕ້ານທານ. ໃນປະຈຸບັນ, ອຸປະກອນສ່ວນໃຫຍ່ໃນຕະຫຼາດແມ່ນປະເພດການຊັກນຳ, ເຊິ່ງມີຂໍ້ດີຄືຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ຳ, ໂຄງສ້າງງ່າຍດາຍ, ການບຳລຸງຮັກສາທີ່ສະດວກ ແລະ ປະສິດທິພາບຄວາມຮ້ອນສູງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກຜົນກະທົບຂອງການຊັກນຳແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ອຸນຫະພູມແກນ ແລະ ອຸນຫະພູມລັດສະໝີຂອງການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແບບຊັກນຳແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັນ, ແລະ ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະຄຳນຶງເຖິງທັງຄວາມໄວໃນການຊັກນຳ ແລະ ຄຸນນະພາບຂອງການຊັກນຳ.

ແພລດຟອມການເຕີບໂຕຂອງສະໜາມຄວາມຮ້ອນທີ່ຕ້ານທານສາມາດຄວບຄຸມອຸນຫະພູມແກນ ແລະ ອຸນຫະພູມລັດສະໝີໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງຕາມລຳດັບ, ເຊິ່ງເອື້ອອຳນວຍຕໍ່ການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກຂະໜາດໃຫຍ່ ແລະ ປັບປຸງອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ. ມັນເປັນໜຶ່ງໃນວິທີແກ້ໄຂສຳລັບການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບຂະໜາດ 8 ນິ້ວທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງໃນອະນາຄົດ.

ການປຽບທຽບລະຫວ່າງວິທີການຊັກນຳ ແລະ ວິທີການຕ້ານທານ: