တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း Epitaxy အတွက် မြင့်မားသောသန့်စင်မှုရှိသော ဂရပ်ဖိုက်အပူပေးစက်ဖြေရှင်းချက်များ

MOCVD (သတ္တု-အော်ဂဲနစ် ဓာတုဗေဒ အငွေ့ထုတ်လွှတ်မှု) နှင့် SiC epitaxial ကြီးထွားမှုကဲ့သို့သော အပူချိန်မြင့် semiconductor လုပ်ငန်းစဉ်များတွင်၊ အပူစက်ကွင်းထိန်းချုပ်မှုသည် ဖလင်အနည်ကျမှုအထူတူညီမှု၊ doping အာရုံစူးစိုက်မှုနှင့် အဆုံးစွန် wafer အထွက်နှုန်းကို တိုက်ရိုက်ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။ အဓိကအပူစက်ကွင်းအစိတ်အပိုင်းအနေဖြင့်၊မြင့်မားသောသန့်စင်မှု ဂရပ်ဖိုက်အပူပေးစက်အလွန်အမင်း ချေးခြင်းဖြစ်စဉ်ဓာတ်ငွေ့ပတ်ဝန်းကျင်အတွင်း ၁၆၀၀°C ထက်ကျော်လွန်သော အလွန်အမင်းအပူချိန်အောက်တွင် တည်ငြိမ်စွာနှင့် စဉ်ဆက်မပြတ်လည်ပတ်ရမည်။ စစ်မှန်သောဖောက်သည်လျှောက်လွှာဖြစ်ရပ်လေ့လာမှုများကို အရေးကြီးသောထုတ်ကုန်အသိပညာနှင့် ပေါင်းစပ်ထားသော ဤဆောင်းပါးသည် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဝေဖာထုတ်လုပ်မှုတွင် နည်းပညာဆိုင်ရာအားသာချက်များ၊ ဖွဲ့စည်းပုံဒီဇိုင်းနှင့် မြင့်မားသောသန့်စင်မှုဂရပ်ဖိုက်အပူပေးစက်များ၏ အဓိကအခန်းကဏ္ဍကို နက်နက်ရှိုင်းရှိုင်းခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာထားသည်။

MOCVD စနစ်များအတွက် အဘယ်ကြောင့် မြင့်မားသောသန့်စင်မှုရှိသော ဂရပ်ဖိုက်အပူပေးစက်ကို ရွေးချယ်ရသနည်း။

MOCVD နှင့် GaN/SiC epitaxy ကဲ့သို့သော အရေးကြီးသော လုပ်ငန်းစဉ်များတွင်၊ အလွန်သေးငယ်သော အပူချိန်အတက်အကျများ (>2°C) ပင်လျှင် epitaxial အလွှာတွင် wavelength shifts သို့မဟုတ် crystal defects များကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်ပါတယ်။ မြင့်မားသော အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း (100–150 W/m·K) နှင့် အလွန်နိမ့်သော coefficient of thermal expansion (CTE) ကို အသုံးပြုထားသောကြောင့်၊ မြင့်မားသောသန့်စင်မှုရှိသော ဂရပ်ဖိုက်ပစ္စည်းများသည် susceptor နှင့် wafer မျက်နှာပြင်တစ်ခုလုံးတွင် အပူကို ချောမွေ့စွာနှင့် လျင်မြန်စွာ တစ်ပြေးညီ စီးဆင်းစေပါသည်။

အပူချိန်စက်ကွင်းတစ်ပြေးညီဖြစ်မှုနှင့် ဇုန်များစွာထိန်းချုပ်မှု

epitaxy chamber ရဲ့ အစွန်းတွေမှာ အပူရောင်ခြည်ဆုံးရှုံးမှုတွေကို တန်ပြန်ဖို့အတွက်၊ မြင့်မားတဲ့သန့်စင်မှုရှိတဲ့ ဂရပ်ဖိုက်အပူပေးစက်တွေမှာ ဇုန်များစွာပါဝင်တဲ့ လွတ်လပ်တဲ့ အပူချိန်ထိန်းချုပ်မှုဒီဇိုင်းကို ထည့်သွင်းလေ့ရှိပါတယ်။ တိကျတဲ့ ခုခံမှုဇုန်ခွဲခြားမှု ချိန်ညှိမှုတွေကတစ်ဆင့် အင်ဂျင်နီယာတွေဟာ chamber flow field ရဲ့ အပူဆုံးရှုံးမှု ဝိသေသလက္ခဏာတွေအရ circuit cross-sectional area တွေနဲ့ electrical resistance တွေကို စိတ်ကြိုက်ပြင်ဆင်ကြပါတယ်။ ဒါက wafer growth area တစ်လျှောက် အပူချိန်စက်ကွင်းကွဲလွဲမှုကို ±1°C အတွင်းမှာပဲ ထိန်းသိမ်းထားပြီး disk ပေါ်က wafers အားလုံးမှာ လျှပ်စစ်တသမတ်တည်းရှိမှုကို အာမခံပါတယ်။

ပြာပါဝင်မှု ထိန်းချုပ်မှုနှင့် အလွန်သန့်စင်သော ပတ်ဝန်းကျင် အာမခံချက်

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း epitaxy လုပ်ငန်းစဉ်များသည် သတ္တုမသန့်စင်မှုများကို အလွန်ထိခိုက်လွယ်ပါသည်။ စံစက်မှုလုပ်ငန်းသုံး ဂရပ်ဖိုက်တွင် သံ (Fe)၊ နီကယ် (Ni) နှင့် ကြေးနီ (Cu) ကဲ့သို့သော သဲလွန်စသတ္တုဒြပ်စင်များပါဝင်ပြီး ၎င်းတို့သည် မြင့်မားသောအပူချိန်များတွင် epitaxial အလွှာထဲသို့ အလွယ်တကူ အငွေ့ပျံပြီး ပျံ့နှံ့သွားကာ စက်ပစ္စည်းပြိုကွဲမှုဗို့အားနှင့် carrier mobility ကို ထိခိုက်စေပါသည်။ မြင့်မားသောသန့်စင်မှုရှိသော ဂရပ်ဖိုက်အပူပေးစက်များသည် မြင့်မားသောအပူချိန်ရှိ ကလိုရင်းသန့်စင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များကို လုပ်ဆောင်ပြီး စုစုပေါင်းပြာပါဝင်မှုကို 5 ppm အောက် (နှင့် အဆင့်မြင့်တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့်အတွက် 2 ppm အောက်) အထိ လျှော့ချပေးကာ အရင်းအမြစ်ရှိ အပူစက်ကွင်းမသန့်စင်မှုများမှ epitaxial wafers များကို cross-contamination ဖြစ်စေခြင်းကို ကာကွယ်ပေးပါသည်။

Semiconductor Wafer လုပ်ငန်းစဉ်တွင် အဆင့်မြင့် Graphite အပူပေးဒြပ်စင်များ

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း အပူပေးသည့် အစိတ်အပိုင်းများသည် အခန်းအပူချိန်မှ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ် ဒီဂရီထောင်ပေါင်းများစွာအထိ မကြာခဏ မြန်ဆန်သော အပူပေးခြင်းနှင့် အအေးပေးခြင်း ዑደብများကို ဖြတ်သန်းရသည်။ မြင့်မားသော အပူချိန်တွင် ပြန်လည်ပုံဆောင်ခဲဖြစ်ခြင်း၊ ကြွပ်ဆတ်ခြင်း သို့မဟုတ် တွဲကျခြင်းတို့ ဖြစ်တတ်သည့် သတ္တုအပူပေးဝါယာကြိုးများ (ဥပမာ tungsten သို့မဟုတ် molybdenum ကဲ့သို့) နှင့်မတူဘဲ၊ ဂရပ်ဖိုက်သည် ထူးခြားသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိတစ်ခုကို ပြသသည်- အပူချိန်နှင့်အတူ အစွမ်းသတ္တိ တိုးလာသည်။

မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာခိုင်ခံ့မှုနှင့် ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံပင်ပန်းနွမ်းနယ်မှုကို ခံနိုင်ရည်ရှိခြင်း

ဂရပ်ဖိုက်ပစ္စည်းများ၏ ဆွဲဆန့်နိုင်မှုနှင့် ကွေးညွှတ်နိုင်မှုသည် အပူချိန်မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ တိုးလာပြီး ၂၀၀၀°C နှင့် ၂၅၀၀°C အကြားတွင် အမြင့်ဆုံးရောက်ရှိသည်။ ဤဝိသေသလက္ခဏာသည် ဂရပ်ဖိုက်အပူပေးစက်များသည် ပြင်းထန်သော အပူရောင်ခြည်နှင့် အပူချိန်မြင့်မားသော လည်ပတ်မှုအောက်တွင် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ကျိုးပဲ့ခြင်း သို့မဟုတ် ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ကျိုးပဲ့ခြင်းများ မခံစားရကြောင်း သေချာစေသည်။ ထို့ကြောင့်၊ လည်ပတ်မှုစက်ဝန်းရှည်လျားခြင်းတွင် လျှပ်စစ်ခုခံမှုတည်ငြိမ်မှုကို ထိန်းသိမ်းထားပြီး၊ မမျှော်လင့်ထားသော ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှု ရပ်တန့်ချိန်ကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးသည်။

တိကျသော 3D စက်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် ရှုပ်ထွေးသော ဆားကစ် အပြင်အဆင်များ

ခေတ်မီ semiconductor reactor များသည် အလွန်ကျစ်လစ်သော spatial layout များ လိုအပ်ပါသည်။ မြင့်မားသောသန့်စင်မှုရှိသော graphite သည် ထူးချွန်သော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာစွမ်းရည်ရှိပြီး three-phase threaded structures၊ serpentine folded paths နှင့် dual-helix staggered circuits များကဲ့သို့သော ရှုပ်ထွေးသော circuit patterns များအဖြစ် မြင့်မားသောတိကျမှု 5-axis CNC machining မှတစ်ဆင့် ပြုပြင်နိုင်သည်။ ဤမြင့်မားသောတိကျမှုရှိသော geometric configurations များသည် ကန့်သတ်ထားသောနေရာအတွင်း အပူပေးမျက်နှာပြင်ဧရိယာကို အမြင့်ဆုံးဖြစ်စေပြီး inductance နည်းပါးသောအကျိုးသက်ရောက်မှုဖြင့် မြင့်မားသော power density output ကို ရရှိစေပါသည်။

SiC အုပ်ထားသော ဂရပ်ဖိုက်အပူပေးစက်များ၏ အဓိကစွမ်းဆောင်ရည် အားသာချက်များ

အပူချိန်မြင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်လျှော့ချသည့် လေထု သို့မဟုတ် ကလိုရင်း/ဖလိုရင်းပါဝင်သော ထွင်းထုဓာတ်ငွေ့များကဲ့သို့သော ပိုမိုပြင်းထန်သော လုပ်ငန်းစဉ်ပတ်ဝန်းကျင်များကို ခံနိုင်ရည်ရှိစေရန်အတွက် မြင့်မားသောသန့်စင်မှုရှိသော ဂရပ်ဖိုက်အလွှာ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် သိပ်သည်းသော ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာ (CVD SiC Coating) ကို ထားရှိခြင်းသည် စက်မှုလုပ်ငန်းစံနှုန်းဖြေရှင်းချက် ဖြစ်လာခဲ့သည်။

ဟိုက်ဒရိုဂျင် အက်ဆစ်ဒဏ်ခံနိုင်ရည်နှင့် အမှုန်အမွှားများ သုညစွန့်ထုတ်ခြင်း

SiC နှင့် Silicon epitaxy အတွင်း H2 ၏ မြင့်မားသော ပါဝင်မှုများ₂ဓာတ်ငွေ့သည် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် အလွှာမအုပ်ထားသော ဂရပ်ဖိုက်ကို ပြင်းထန်စွာ ထွင်းထုသည် (ဟိုက်ဒရိုဂျင် ထွင်းထုခြင်းသည် မီသိန်းဓာတ်ငွေ့ကို ဖွဲ့စည်းသည်)၊ ဂရပ်ဖိုက်မျက်နှာပြင်ကို လျော့ရဲစေပြီး၊ အလွှာကွာကျလွယ်ကာ အမှုန်အမွှားညစ်ညမ်းမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။ သိပ်သည်းသော CVD SiC အလွှာသည် ဂရပ်ဖိုက်မျက်နှာပြင်ရှိ အပေါက်ငယ်များကို 100% ပိတ်ပေးပြီး ဓာတ်ငွေ့တိုက်စားမှုကို လုံးဝခွဲထုတ်ကာ အမှုန်အမွှားများ လုံးဝကျွတ်ထွက်ခြင်းမရှိသော အလွန်သန့်ရှင်းသော လုပ်ငန်းစဉ်ပတ်ဝန်းကျင်ကို ဖန်တီးပေးပါသည်။

ရန်လိုသော မီဒီယာတွင် ကြာရှည်ခံမှုနှင့် ပိုင်ဆိုင်မှုစုစုပေါင်းကုန်ကျစရိတ် (TCO) လျှော့ချခြင်း

HCl နှင့် NH4 ကဲ့သို့သော အလွန်အမင်း တက်ကြွသော ဓာတ်ငွေ့များပါဝင်သည့် ဓာတ်ပြုမှုပတ်ဝန်းကျင်များတွင်₃, CVD SiC အပေါ်ယံလွှာများသည် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ တည်ငြိမ်မှု သာလွန်ကောင်းမွန်ပါသည်။ ၎င်းသည် ဂရပ်ဖိုက်အောက်ခံကို ချေးခြင်းမှ ကာကွယ်ပေးရုံသာမက အပူပေးဒြပ်စင်များ၏ အစားထိုးစက်ဝန်းကိုလည်း တိုးချဲ့ပေးသည် (ပုံမှန်အားဖြင့် ဝန်ဆောင်မှုသက်တမ်းကို 200% ကျော် မြှင့်တင်ပေးသည်)။ ၎င်းသည် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းစက်ရုံ၏ စုစုပေါင်းပိုင်ဆိုင်မှုကုန်ကျစရိတ် (TCO) နှင့် wafer တစ်ခုလျှင် ပေးဆပ်ရမည့် ကုန်ကျစရိတ်ကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးသည်။

ဖြစ်ရပ်လေ့လာမှု- SiC Epitaxy တွင် အပူတူညီမှုနှင့် အမှုန်ညစ်ညမ်းမှုကို ဖြေရှင်းခြင်း

ဖောက်သည် ကြုံတွေ့ရသော ပြဿနာများ-ဂျာမနီနိုင်ငံရှိ နာမည်ကြီး တတိယမျိုးဆက် semiconductor epitaxy ထုတ်လုပ်သူသည် ၆ လက်မ SiC epitaxial ကြီးထွားမှု (လုပ်ငန်းစဉ်အပူချိန် 1650°C၊ H) အတွင်း အရေးကြီးသော ပိတ်ဆို့မှုနှစ်ခုနှင့် ရင်ဆိုင်ခဲ့ရသည်။₂+ TCS လေထု): ပထမဦးစွာ၊ wafer အစွန်းများတွင် epitaxial အလွှာအထူသွေဖည်မှုသည် ±3.8% အထိရောက်ရှိခဲ့ပြီး အနားကွပ်ကိရိယာချို့ယွင်းမှုများကို ဖြစ်စေခဲ့သည်။ ဒုတိယအနေဖြင့်၊ မူရင်း OEM ဂရပ်ဖိုက်အပူပေးစက်သည် အသုံးပြုပြီး ၁၂၀ နာရီအကြာတွင် မျက်နှာပြင်ဟိုက်ဒရိုဂျင်အက်ကွဲခြင်းနှင့် အက်ကွဲခြင်းတို့ကို ပြသခဲ့ပြီး ဓာတ်ပြုခန်းတွင် အမှုန်များ ကျဆင်းမှုများပြားလာစေခဲ့သည်—ပျမ်းမျှအားဖြင့် အရည်အသွေးချို့ယွင်းမှုသိပ်သည်းဆ ကန့်သတ်ချက်များကို ၃ ဆ ကျော်လွန်ခဲ့သည်။

VET စွမ်းအင်ရောဂါရှာဖွေခြင်းနှင့် စိတ်ကြိုက်ဖြေရှင်းချက်

ပါဝင်ဆောင်ရွက်ပြီးသည်နှင့် VET Energy အင်ဂျင်နီယာအဖွဲ့သည် မူရင်း OEM heater တွင် electro-thermal နှင့် fluid-flow coupled simulation များကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ရောဂါရှာဖွေချက်တွင် မျက်နှာပြင် SiC coating ရှိ အစွန်းများတွင် အပူပေးပါဝါလျော်ကြေး မလုံလောက်ခြင်းနှင့် micro-pores/thermal stress crack များ တွေ့ရှိရသည် (coating အထူသည် 60μm သာရှိပြီး ကပ်ငြိမှုအားနည်းသည်)။ တုံ့ပြန်မှုအနေဖြင့် VET Energy သည် ပစ်မှတ်ထားသော အင်ဂျင်နီယာဖြေရှင်းချက်တစ်ခုကို ပေးဆောင်ခဲ့သည်-

• အပူစက်ကွင်းဖွဲ့စည်းပုံ အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း-ဒေသတွင်း ပါဝါသိပ်သည်းဆကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် အနားစွန်းအနီးရှိ ဂျီဩမေတြီ အပူပေးမှု ဖြတ်ပိုင်းကို ၈% လျှော့ချခြင်းဖြင့် ဇုန် ၃ ခုပါ လွတ်လပ်သော ခုခံမှု ထိန်းချုပ်မှု ဒီဇိုင်းကို အကောင်အထည်ဖော်ခဲ့သည်။
• သန့်စင်မှုမြင့်မားသော အောက်ခံအလွှာ အဆင့်မြှင့်တင်ခြင်း-SiC အပေါ်ယံလွှာ (CTE ကိုက်ညီမှု >98%) နှင့် အပူချဲ့ထွင်မှုကိန်းဂဏန်း (CTE ကိုက်ညီမှု >2 ppm) နှင့် အတိအကျ ကိုက်ညီသော ပြာပါဝင်မှု <2 ppm ရှိသော မြင့်မားသောသိပ်သည်းဆရှိသော isotropic isostatic graphite ကို ရွေးချယ်ထားသည်။
• CVD SiC လုပ်ငန်းစဉ် အဆင့်မြှင့်တင်မှု:မြှင့်တင်ထားသော CVD အနည်ကျခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ကို အသုံးပြုထားပြီး မျက်နှာပြင် SiC အပေါ်ယံလွှာအထူကို 150 ± 10 μm အထိ မြှင့်တင်ပေးကာ 1700°CH4 ကို ခံနိုင်ရည်ရှိသော သိပ်သည်းပြီး အပေါက်ကင်းသော အမှုန်ဖွဲ့စည်းပုံရှိသည်။₂ရှက်ခြင်း။

အကောင်အထည်ဖော်မှုရလဒ်များနှင့် ဖောက်သည်တန်ဖိုး ပေးအပ်ခြင်း

ထုတ်လုပ်မှုလိုင်း အတည်ပြုချက် ၃၀ ရက်ဆက်တိုက်အပြီးတွင်၊ ဖောက်သည်သည် ထူးချွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်တိုးတက်မှုများကို တင်ပြခဲ့သည်- full-wafer epitaxial အထူတူညီမှု (3mm အနားဖယ်ထုတ်မှုအပါအဝင်) သိသိသာသာ တိုးတက်လာသည်±၃.၈% မှ ±၀.၈%; မီးဖိုသည် အဆက်မပြတ်လည်ပတ်နေသည်နာရီ ၄၀၀ ကျော်အပေါ်ယံလွှာအက်ကွဲခြင်း သို့မဟုတ် မျက်နှာပြင်ကွာကျခြင်းမရှိဘဲ၊ single-run chamber အမှုန်အမွှားများ (>0.5μm) ကို ဖြစ်ပေါ်စေခဲ့သည်၈၅% လျှော့ချထားသည်၎င်းသည် wafer တစ်ခုလျှင် prime chip ထုတ်လုပ်မှု ၁၂% တိုးလာမှုကို တိုက်ရိုက်ဖြစ်ပေါ်စေပြီး နှစ်စဉ်ပစ္စည်းပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှုကုန်ကျစရိတ်များကို ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် လျှော့ချပေးခဲ့သည်။ယူရို ၈၅,၀၀၀.

မကြာခဏမေးလေ့ရှိသော မေးခွန်းများ