Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэл нь хэт нарийвчлал болон хэт туйлширсан орчны огтлолцол дээр ажилладаг. Эпитакси, талстын өсөлт, өндөр температурт хайлуулах зэрэг процессууд нь 1000°C-аас хэтэрдэг бөгөөд бага зэргийн дулааны хэлбэлзэл нь хальсны зузаан, хольцын тархалт, эцэст нь төхөөрөмжийн гүйцэтгэлд хэмжигдэхүйц хэлбэлзэл үүсгэж болзошгүй. Энэ нөхцөлд тогтвортой, давтагдах дулааны орчныг бүрдүүлдэг материалууд нь туслах биш, харин суурь юм.
Эдгээр материалуудын дунд,бал чулуун эсгийдэвшилтэт хагас дамжуулагч процессуудад дулааны менежментийн чухал хүчин зүйл болж гарч ирсэн. Вафли эсвэл тунадасжуулах төхөөрөмжтэй харьцуулахад ихэвчлэн үл тоомсорлогддог бал чулуун тусгаарлагч системүүд, ялангуяа дулаан тусгаарлагч зориулалттай өндөр цэвэршилттэй бал чулуун эсгий нь процессын тогтвортой байдлыг хадгалах, гарцыг сайжруулах, SiC болон GaN зэрэг өргөн зурвасын завсартай хагас дамжуулагч руу шилжих шилжилтийг дэмжихэд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг.
Графит эсгийн материалын шинж чанар
Графит эсгий, заримдаа гэж нэрлэдэгнүүрстөрөгчийн шилэн эсгий, нь өндөр цэвэршилт болон бүтцийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд дулааны боловсруулалт хийсэн орооцолдсон нүүрстөрөгчийн ширхэгүүдээс бүрдсэн сүвэрхэг, хөнгөн материал юм. Боловсруулалтын аргаас хамааран зөөлөн дулаалгын эсгий хэлбэрээр нийлүүлж болно.хатуу бал чулуун эсгий, эсвэл бал чулуун хатуу эсгий, тус бүрийг тодорхой дулааны болон механик шаардлагад нийцүүлэн хийсэн.
Бал чулуун дулаалгын эсгий нь уламжлалт дулаалгын материалаас ялгардаг зүйл бол түүний өвөрмөц шинж чанаруудын хослол юм. Энэ нь маш бага дулаан дамжуулалттай тул хэт өндөр температурт ч гэсэн дулааныг үр ашигтай хадгалах боломжийг олгодог. Үүний зэрэгцээ, идэвхгүй эсвэл бууруулагч агаар мандалд 2000°C-аас дээш температурт бүтцийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалдаг. Химийн идэвхгүй байдал болон бага хольцын түвшин, ялангуяа хагас дамжуулагч зэрэглэлийн материалд, бохирдлын эрсдэлийг хамгийн бага байлгадаг бөгөөд энэ нь урд талын үйлдвэрлэлийн процесст чухал ач холбогдолтой юм.
Дэвшилтэт хэрэглээнд дулаан тусгаарлагч зориулалттай өндөр цэвэршилттэй бал чулуун эсгийг металл хольцыг ppm эсвэл бүр дэд ppm түвшинд хүртэл бууруулахын тулд цаашид боловсронгуй болгодог. Энэхүү цэвэршилтийн түвшин нь орчин үеийн хагас дамжуулагч үйлдвэрүүдийн, ялангуяа нийлмэл хагас дамжуулагчтай холбоотой процессуудын бохирдлын хяналтын хатуу шаардлагад нийцдэг.
Хагас дамжуулагчийн гол процессуудад хэрэглэх нь
Бал чулуун эсгий хамгийн чухал хэрэглээ нь өндөр температурын олон төрлийн процесст дулааны талбарыг зохион бүтээх, тогтворжуулах чадварт оршино. Цахиур, цахиурын карбид эсвэл галлийн нитридээс үл хамааран эпитаксиал өсөлтөд вафлийн гадаргуу дээр жигд температурын тархалтыг хадгалах нь чухал юм. Бал чулуун эсгий нь ихэвчлэн реакторт тусгаарлагч давхарга хэлбэрээр нэгтгэгдэж, халаалтын элементүүдээр ороож эсвэл мэдрэгчийн ард байрладаг. Радиаль болон тэнхлэгийн температурын градиентийг багасгаснаар тогтвортой өсөлтийн хурд болон жигд материалын шинж чанарыг хангаж, төхөөрөмжийн гүйцэтгэл болон гарцад шууд нөлөөлдөг.
Цахиурын карбидын эпитаксид, процессын температур 1600°C хүрч болох үед бал чулуун тусгаарлагч эсгий зайлшгүй шаардлагатай болдог. Үүний үүрэг нь энгийн тусгаарлагчаас давсан; энэ нь реактор доторх дулааны профайлыг идэвхтэй хэлбэржүүлж, уурын фазын урвалын тогтвортой байдлыг хангаж, вафли дээрх дулааны стрессийг бууруулдаг. Ийм хяналтгүйгээр зузаан жигд бус болох, вафлины гажуудал, согог үүсэх зэрэг асуудлууд мэдэгдэхүйц тод илэрдэг.
Кристал өсөлтийн процессууд нь бал чулуун эсгийний стратегийн ач холбогдлыг улам тодотгож өгдөг. SiC-ийн физик уурын тээвэрлэлт (PVT) эсвэл цахиурын Czochralski процесс зэрэг аргуудад өсөлтийн камер доторх дулааны градиент нь талстын чанарыг тодорхойлдог. Энд хатуу бал чулуун эсгий эсвэл бал чулуун хатуу эсгийг хяналттай тусгаарлагч бүсийг бий болгоход ихэвчлэн ашигладаг. Эсгий нягтрал, зузаан, тохиргоог тохируулснаар инженерүүд дулааны урсгалыг нарийн тохируулж, улмаар талстын өсөлтийн хурд, согогийн нягтрал, нийт булийн чанарт нөлөөлж чаддаг. SiC талстын өсөлтөд ийм дулааны менежмент нь микро хоолой болон мултрал буурахтай шууд холбоотой байдаг.
Графит эсгиймөн химийн уурын тунадасжуулалт (CVD) болон металл-органик химийн уурын тунадасжуулалт (MOCVD) системд дэмжлэг үзүүлэх боловч чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Бал чулуун тусгаарлагч мэдрэгдэх тул реактор доторх тогтвортой дулааны орчныг хадгалахад тусалдаг бөгөөд дулааны алдагдлыг бууруулж, хүйтэн хананы нөлөөллийг бууруулдаг. Энэ нь тунадасны жигд байдал болон процессын давтагдах чадварыг сайжруулахад хувь нэмэр оруулдаг, ялангуяа томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлийн орчинд.
Өндөр температурт хайлуулах болон диффузийн процесст, ялангуяа өргөн зурвасын завсрын хагас дамжуулагчтай холбоотой процесст бал чулуун эсгий нь эрчим хүчний үр ашиг, дулааны тогтвортой байдалд хувь нэмэр оруулдаг. Дулаан тархалтыг багасгаснаар зууханд бага эрчим хүчний оролттой тогтмол температурыг хадгалахаас гадна процессын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дулааны мөчлөгийн стрессийг бууруулдаг.
Вафли үйлдвэрлэхээс гадна бал чулуун эсгийг нунтаг шатаах, керамик үйлдвэрлэл, бал чулуун эд ангиудыг цэвэршүүлэх зэрэг материалын дээд боловсруулалтад өргөн ашигладаг. Эдгээр процессууд нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрт үргэлж харагдахгүй боловч дэвшилтэт төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлийг дэмждэг өндөр хүчин чадалтай материалыг үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай.
Чиг хандлага: Дээд цэвэр байдал ба үйл ажиллагааны интеграци руу чиглэх
Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл, ялангуяа цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, сэргээгдэх эрчим хүч, өндөр давтамжийн электроникийн салбарт илүү эрэлт хэрэгцээтэй хэрэглээ рүү шилжих тусам дулааны менежментийн материалд тавигдах шаардлага улам бүр чангарч байна. Энэ хандлага нь SiC болон GaN технологийг хурдацтай нэвтрүүлэхэд онцгой тод харагдаж байгаа бөгөөд өндөр температур, илүү нягт процессын цонх нь илүү сайн дулаалгын гүйцэтгэлийг шаарддаг.
Хамгийн чухал дэвшлүүдийн нэг бол хэт өндөр цэвэршилттэй материал руу чиглэсэн түлхэц юм. Дулаан тусгаарлагч зориулалттай өндөр цэвэршилттэй бал чулуун эсгийг дараагийн үеийн үйлдвэрүүдийн бохирдлын стандартыг хангахын тулд хольцын түвшинг улам бүр бууруулж зохион бүтээж байна. Үүний зэрэгцээ хатуу бал чулуун эсгий, бал чулуун хатуу эсгий зэрэг бүтцийн шинэчлэлүүд нь дулааны талбайн хяналтыг илүү нарийвчлалтай болгож, ашиглалтын хугацааг уртасгаж байна.
Өөр нэг чухал чиг хандлага бол цахиурын карбид (SiC) зэрэг хамгаалалтын бүрхүүлийг бал чулуун эсгий гадаргуу дээр нэгтгэх явдал юм. Эдгээр бүрхүүл нь исэлдэлтийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлж, бөөмсийн үүсэлтийг бууруулж, ашиглалтын бат бөх чанарыг уртасгаж, нүүрстөрөгч дээр суурилсан дулаалгын материалын уламжлалт хязгаарлалтуудын заримыг арилгадаг.
Ирээдүйг харахад,бал чулуун эсгийидэвхгүй тусгаарлагч орчноос хагас дамжуулагч тоног төхөөрөмжийн дизайны илүү идэвхтэй инженерчлэгдсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон хөгжих төлөвтэй байна. Дэвшилтэт материалын боловсруулалт болон тохируулгын тусламжтайгаар энэ нь салбарын илүү өндөр үр ашиг, илүү найдвартай байдал, илүү хатуу процессын хяналтыг эрэлхийлэхийг үргэлжлүүлэн дэмжих болно.
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 4-р сарын 17