Эпитаксиал давхарга гэдэг нь эпитаксиал процессоор вафлийн суурь дээр ургуулсан тодорхой нэг талст нимгэн хальс юм; суурь вафли болон эпитаксиал хальсыг хамтад нь эпитаксиал вафли гэж нэрлэдэг. Эдгээрээс дамжуулагч цахиурын карбидын суурь дээр цахиурын карбидын эпитаксиал давхаргыг ургуулахад нэгэн төрлийн цахиурын карбидын эпитаксиал вафли үүсдэг бөгөөд үүнийг цаашид Шоттки диод, MOSFET, IGBT зэрэг цахилгаан төхөөрөмж болгон үйлдвэрлэж болно. Хамгийн өргөн хэрэглэгддэг суурь төрөл бол 4H-SiC суурь юм.
Бараг бүх төхөөрөмжийг эпитаксиал давхарга дээр үйлдвэрлэдэг тул эпитаксиал давхаргын чанар нь төхөөрөмжийн гүйцэтгэлд мэдэгдэхүйц нөлөөлдөг. Гэсэн хэдий ч эпитаксиал давхаргын чанарт талст болон субстратын боловсруулалт нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь салбарын чухал үе шатанд орж, түүний хөгжилд гол үүрэг гүйцэтгэдэг.
Цахиурын карбидын эпитаксиал давхаргыг бэлтгэх үндсэн аргуудад: уурын тунадасжуулалт; шингэн фазын эпитакси (LPE); молекулын цацрагийн эпитакси (MBE); болон химийн уурын тунадасжуулалт (CVD) орно. Эдгээрээс химийн уурын тунадасжуулалт (CVD) нь 4H-SiC нэгэн төрлийн эпитаксид хамгийн өргөн хэрэглэгддэг арга юм. 4H-SiC CVD эпитакси нь ихэвчлэн CVD төхөөрөмжийг ашигладаг бөгөөд энэ нь өндөр өсөлтийн температурт 4H-SiC талст бүтцийн тасралтгүй байдлыг хангадаг.
CVD тоног төхөөрөмжид суурь материалыг металл гадаргуу дээр шууд байрлуулах эсвэл эпитаксиал тунадасжуулалтын суурь дээр зүгээр л байрлуулж болохгүй, учир нь үүнд хийн урсгалын чиглэл (хэвтээ, босоо), температур, даралт, бэхэлгээ, асгарсан хэсгүүдээс бохирдох зэрэг янз бүрийн нөлөөллийн хүчин зүйлс нөлөөлдөг. Тиймээс тулгуур суурь шаардлагатай; суурь материалыг тавиур дээр байрлуулж, дараа нь CVD технологийг ашиглан суурь дээр эпитаксиал тунадасжуулалтыг гүйцэтгэдэг. Энэхүү тулгуур суурь нь SiC-ээр бүрсэн бал чулуун суурь юм.
Гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох бал чулуун суурь нь өндөр өвөрмөц бат бэх, өвөрмөц модуль, мөн дулааны цохилт болон зэврэлтэд тэсвэртэй. Гэсэн хэдий ч үйлдвэрлэлийн явцад бал чулуу нь идэмхий хий болон үлдэгдэл органик металлын нэгдлүүдийн улмаас зэврэлт болон нунтаг алдагдахад өртөж, суурь чулуулгийн ашиглалтын хугацааг эрс багасгадаг. Үүний зэрэгцээ, асгарсан бал чулуун нунтаг нь үйрмэгийг бохирдуулж болзошгүй. Цахиурын карбидын эпитаксиаль вафли үйлдвэрлэхэд бал чулуун материалын улам бүр хатуу шаардлагыг хангах нь улам бүр хэцүү болж, тэдгээрийн хөгжил, практик хэрэглээг эрс хязгаарлаж байна. Үүний үр дүнд,бүрэх технологишийдэл болж гарч ирсэн.
Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн SiC бүрхүүлийн давуу талууд
Бүрхүүлийн физик болон химийн шинж чанарууд нь өндөр температур болон зэврэлтээс хамгаалах хатуу шаардлагыг хангасан байх ёстой бөгөөд эдгээр нь бүтээгдэхүүний гарц болон ашиглалтын хугацаанд шууд нөлөөлдөг. SiC материал нь өндөр бат бэх, өндөр хатуулаг, дулааны тэлэлтийн бага коэффициент, маш сайн дулаан дамжуулалттай тул өндөр температурт бүтцийн болон хагас дамжуулагч материалын чухал хэсэг юм. Бал чулуун суурь дээр хэрэглэхэд түүний давуу талууд нь дараахь зүйлийг агуулна.
1) SiC нь зэврэлтэнд тэсвэртэй бөгөөд бал чулуун суурь материалыг бүрэн бүрхэж чаддаг. Өндөр нягтрал нь идэмхий хийнээс үүдэлтэй гэмтлээс сэргийлдэг.
2) SiC нь өндөр дулаан дамжуулалттай бөгөөд бал чулуун суурьтай хүчтэй холбоо барих чадвартай тул өндөр-бага температурын давталтын дараа ч бүрхүүл нь бүрэн бүтэн хэвээр байх болно.
3) SiC нь маш сайн химийн тогтвортой байдлыг хангадаг бөгөөд өндөр температурт, идэмхий орчинд бүрхүүлийн эвдрэлээс сэргийлдэг.
Цаашилбал, өөр өөр материалаар хийгдсэн эпитаксиал зууханд тодорхой гүйцэтгэлийн үзүүлэлт бүхий бал чулуун тавиур шаардлагатай байдаг. Бал чулуун материалын дулааны тэлэлтийн коэффициент нь эпитаксиал зуухны өсөлтийн температуртай тохирч байх ёстой. Жишээлбэл, цахиурын карбидын эпитаксигийн өсөлтийн температур өндөр тул дулааны тэлэлтийн коэффициентийн өндөр зэрэглэлийн тохироотой тавиур шаардлагатай. SiC-ийн дулааны тэлэлтийн коэффициент нь бал чулуунаас маш бага ялгаатай тул бал чулуун суурь материалын гадаргууг бүрэх хамгийн тохиромжтой материал болдог.
SiC нь олон талст хэлбэрээр байдаг бөгөөд одоогоор хамгийн түгээмэл нь 3C, 4H, болон 6H төрөл бөгөөд тус бүр нь өөр өөр хэрэглээнд үйлчилдэг. Жишээлбэл, 4H-SiC нь өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг; 6H-SiC нь хамгийн тогтвортой бөгөөд оптоэлектрон төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг; мөн 3C-SiC нь GaN-тэй бүтцийн ижил төстэй байдлаасаа шалтгаалан SiC-GaN RF төхөөрөмж үйлдвэрлэх GaN эпитаксиал давхаргыг үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. 3C-SiC-ийг мөн β-SiC гэж нэрлэдэг. β-SiC-ийн гол хэрэглээ нь нимгэн хальсан болон бүрэх материал юм; улмаар β-SiC нь одоогоор бүрэх материалд ашиглагддаг үндсэн материал юм.
Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлд түгээмэл хэрэглэгддэг SiC бүрхүүлийг голчлон субстрат бэлтгэх, эпитакси, исэлдэлт ба диффуз, сийлбэр, ионы суулгац зэрэг процессуудад ашигладаг. Бүрхүүлийн физик болон химийн шинж чанар нь өндөр температурт тэсвэртэй байдал болон зэврэлтээс хамгаалах хатуу шаардлагыг хангасан байх ёстой, учир нь эдгээр нь бүтээгдэхүүний гарц болон ашиглалтын хугацаанд шууд нөлөөлдөг. Тиймээс SiC бүрхүүл бэлтгэх нь маш чухал юм.
Цахиурын карбидын бүрээс бэлтгэх үйл явц
Одоогийн байдлаар SiC бүрхүүл бэлтгэх үндсэн аргуудад золь-гель арга, оруулах арга, багсаар бүрэх, плазмын шүрших, химийн уурын урвал (CVR) болон химийн уурын тунадасжуулалт (CVD) орно.
Оруулах арга
Энэ арга нь өндөр температурт хатуу төлөвт шатаах нэг төрөл юм. Энэ нь голчлон цахиур (Si) нунтаг болон нүүрстөрөгч (C) нунтаг холимогийг суулгацын нунтаг болгон ашигладаг. Бал чулуун суурь нь суулгацын нунтаг дотор байрлуулж, инертийн хийн агаар мандалд өндөр температурт шатааж, эцэст нь бал чулуун суурь гадаргуу дээр SiC бүрхүүл үүсгэдэг. Энэ арга нь энгийн процесс бөгөөд бүрхүүл болон суурь хооронд сайн наалддаг; гэсэн хэдий ч бүрхүүл нь зузаан чиглэлд жигд бус бөгөөд олон тооны нүх сүв үүсэх хандлагатай байдаг тул исэлдэлтийн эсэргүүцэл муу байдаг.
Сойзоор бүрэх арга
Сойзоор бүрэх арга нь голчлон шингэн түүхий эдийг бал чулуун суурь гадаргуу дээр түрхэж, дараа нь тодорхой температурт материалыг хатууруулж бүрхүүл үүсгэхийг хэлнэ. Энэ арга нь энгийн бөгөөд зардал багатай; гэсэн хэдий ч үүссэн бүрхүүл нь суурьтай сул наалддаг, жигд чанар муутай, харьцангуй нимгэн, исэлдэлтийн эсэргүүцэл багатай тул нэмэлт аргууд шаардлагатай болдог.
Плазмын шүрших арга
Плазмын шүрших арга нь плазмын буу ашиглан хайлсан эсвэл хагас хайлсан түүхий эдийг бал чулуун суурь гадаргуу дээр шүршиж, дараа нь хатуурч, нэгдэж бүрхүүл үүсгэдэг. Энэ арга нь ажиллахад хялбар бөгөөд харьцангуй нягт цахиурын карбидын бүрхүүл үүсгэж чаддаг; Гэсэн хэдий ч үүссэн бүрхүүл нь ихэвчлэн хэт нимгэн байдаг тул исэлдэлтийн эсэргүүцэл муу байдаг. Тиймээс бүрхүүлийн чанарыг сайжруулахын тулд SiC нийлмэл бүрхүүл бэлтгэхэд ерөнхийдөө ашигладаг.
Гель-Золь арга
Гель-золь арга нь голчлон суурь гадаргууг бүрэхийн тулд жигд, тунгалаг золь уусмал бэлтгэхийг хамардаг. Гель болгон хатаасны дараа материалыг бүрэхийн тулд шатаадаг. Энэ арга нь ажиллахад хялбар бөгөөд харьцангуй хямд; Гэсэн хэдий ч үүссэн бүрхүүл нь дулааны цочролд тэсвэртэй байдал бага, хагарах хандлагатай зэрэг сул талуудтай тул өргөн хэрэглээг хязгаарладаг.
Химийн уурын урвал (CVR) арга
CVR нь голчлон Si болон SiO₂ нунтаг ашиглан өндөр температурт SiO₂ уур үүсгэдэг бөгөөд энэ нь Si суурь гадаргуу дээр цуврал химийн урвалыг өдөөж SiC бүрхүүл үүсгэдэг. Энэ аргаар гаргаж авсан SiC бүрхүүл нь суурьтай нягт холбогддог; гэсэн хэдий ч урвалын температур өндөр бөгөөд өртөг нь харьцангуй өндөр байдаг.
Химийн ууршилтын тунадасжилт (ХУТТ)
CVD нь одоогоор суурь гадаргуу дээр SiC бүрхүүл бэлтгэх үндсэн технологи юм. Үндсэн процесс нь хийн урвалжууд болон суурь гадаргуугийн хоорондох хэд хэдэн физик-химийн урвалыг хамардаг бөгөөд эцэст нь SiC бүрхүүл үүсдэг. CVD технологиор үйлдвэрлэсэн SiC бүрхүүл нь суурь гадаргуутай нягт наалдаж, суурь материалын исэлдэлтийн эсэргүүцэл ба абляцийн эсэргүүцлийг үр дүнтэй сайжруулж чаддаг; гэсэн хэдий ч энэ арга нь харьцангуй удаан тунадасжих хугацаа шаарддаг бөгөөд урвалын хий нь тодорхой хортой бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг.
SiC бүрхүүлийн чиг хандлага
SiC бүрхүүлийг хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлд голчлон хэрэглээний материал болгон ашигладаг бөгөөд гол үзүүлэлтүүдэд бүрхүүлийн жигд байдал, дулааны тэлэлтийн коэффициент, дулаан дамжуулах чанар орно. Хятадад SiC бүрхүүлийн дотоодын эрэлт хэрэгцээ их байгаа ч технологи нь хөгжөөгүй хэвээр байна. Гадаадад энэ салбарт АНУ-ын ганцхан компани үйл ажиллагаа явуулдаг бөгөөд бүтээгдэхүүн нь харьцангуй үнэтэй байдаг.
Кристал завьнуудзах зээлийн хэмжээ бага боловч SiC бүрсэн бал чулууг орлож чадах эпитаксиал үйлдвэрлэлд ашигладаг хэрэглээний материалууд юм. Дараагийнх нь TaC бүрсэн бал чулуу бөгөөд энэ нь нүцгэн бал чулуу эсвэл SiC бүрсэн бал чулуунаас илүү химийн зэврэлтэнд тэсвэртэй боловч хэт үнэтэй бөгөөд хөгжлийн эхний шатандаа явж байна. Одоогийн байдлаар дотоодын компаниуд, тухайлбалLiufang хагас дамжуулагч, Семицера, баВетек хагас дамжуулагчэнэ чиглэлээр судалгаа, хөгжүүлэлтийн ажил эрхэлдэг.
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 5-р сарын 20