တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ပျံ့နှံ့မှုမီးဖို ပြွန်ပစ္စည်းများ- Quartz၊ SiC နှင့် အဆင့်မြင့်ကြွေထည်ဖြေရှင်းချက်များ

မိတ်ဆက်: တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ထုတ်လုပ်ရာတွင် မီးဖိုပြွန်ပစ္စည်းများ၏ အရေးပါသော အခန်းကဏ္ဍ

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဝေဖာ ထုတ်လုပ်ရာတွင်၊ Diffusion Furnace Tube သည် အပူလုပ်ငန်းစဉ်ပစ္စည်းများတွင် အသုံးပြုသည့် အရေးကြီးဆုံး အပူချိန်မြင့် လုပ်ငန်းစဉ်အစိတ်အပိုင်းများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် အောက်ပါတို့အပါအဝင် အဓိက တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလုပ်ငန်းစဉ်များစွာအတွက် ထိန်းချုပ်ထားသော တုံ့ပြန်မှုပတ်ဝန်းကျင်ကို ပေးစွမ်းသည်-

• အပူဓာတ်တိုးခြင်း;
• ဒိုပန့်ပျံ့နှံ့မှု;
• အပူပေးခြင်းဖြင့် အပူပေးခြင်း;
• LPCVD စုပုံခြင်း;
• အပူချိန်မြင့် wafer ကုသမှု။

ရိုးရာစက်မှုလုပ်ငန်းသုံးမီးဖို အစိတ်အပိုင်းများနှင့်မတူဘဲ၊ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းမီးဖိုပြွန်များသည် အလွန်တင်းကျပ်သော လိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီရမည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် သဲလွန်စညစ်ညမ်းမှု သို့မဟုတ် အမှုန်အမွှားထုတ်လုပ်မှုသည်ပင် wafer ထွက်နှုန်းနှင့် စက်ပစ္စည်းယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်မှုရှိနိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းပျံ့နှံ့မှုနှင့် အောက်ဆီဒေးရှင်း လုပ်ငန်းစဉ်များအတွင်း၊ မီးဖိုပြွန်များသည် ပုံမှန်အားဖြင့် အောက်ပါတို့နှင့် ထိတွေ့လေ့ရှိသည်-

• ၈၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်မှ ၁၂၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အထိ အပူချိန်မြင့်မားသောပတ်ဝန်းကျင်။
• O₂ နှင့် H₂O ကဲ့သို့သော အောက်ဆီဒေးရှင်းဓာတ်ငွေ့များ။
• N₂ နှင့် Ar အပါအဝင် အာရုံမစိုက်သောဓာတ်ငွေ့များ။
• POCl₃ နှင့် BBr₃ ကဲ့သို့သော ဒိုပန့် ရှေ့ပြေးပစ္စည်းများ။
• HCl ကဲ့သို့သော ချေးတက်စေသော ဓာတုဗေဒမျိုးစိတ်များ။

ထို့ကြောင့်၊ မီးဖိုပြွန်ပစ္စည်းများသည် တစ်ပြိုင်နက်တည်း အောက်ပါတို့ကို ပံ့ပိုးပေးရမည်-

• အလွန်မြင့်မားသော ဓာတုဗေဒ သန့်စင်မှု;
• အလွန်ကောင်းမွန်သော အပူတည်ငြိမ်မှု;
• သတ္တုညစ်ညမ်းမှုနည်းပါးခြင်း။
• မြင့်မားသောချေးခံနိုင်ရည်;
• အမှုန်ထုတ်လုပ်မှုနည်းပါးခြင်း။
• လည်ပတ်မှုသက်တမ်းရှည်။

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းကိရိယာပစ္စည်းစံနှုန်းများနှင့် စက်မှုလုပ်ငန်းဆိုင်ရာလုပ်ဆောင်မှုများအရ၊ အသုံးအများဆုံး မီးဖိုပြွန်ပစ္စည်းများတွင် အောက်ပါတို့ပါဝင်သည်-

• မြင့်မားသောသန့်စင်မှု Quartz (ပေါင်းစပ်ဆီလီကာ၊ SiO₂)
• ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC ကြွေထည်)
• အလူမီနာ ကြွေထည် (Al₂O₃)
• ဆီလီကွန် နိုက်ထရိုက် ကြွေထည် (Si₃N₄)

မြင့်မားသောသန့်စင်မှု Quartz ပြွန်

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းမီးဖိုပြွန်ပစ္စည်းများအားလုံးတွင်၊ ၎င်း၏ထူးချွန်သောသန့်ရှင်းမှု၊ အပူချိန်တည်ငြိမ်မှုနှင့် ရင့်ကျက်သောလုပ်ဆောင်မှုနည်းပညာကြောင့် ရိုးရာဆီလီကွန်ဝေဖာထုတ်လုပ်မှုအတွက် ထိပ်တန်းဖြေရှင်းချက်အဖြစ် ဆက်လက်တည်ရှိနေပါသည်။

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့် ကွာ့ဇ်ပြွန်များကို အဓိကအစိတ်အပိုင်းမှာ ဆီလီကွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် (SiO₂) ဖြစ်သည့် မြင့်မားသောသန့်စင်မှုရှိသော ပေါင်းစပ်ဆီလီကာမှ ထုတ်လုပ်ထားသည်။ သန့်စင်မှုအဆင့်သည် ပုံမှန်အားဖြင့် 99.99% ထက်ကျော်လွန်ပြီး အောက်ပါသတ္တုမသန့်စင်မှုများကို တင်းကျပ်စွာထိန်းချုပ်ထားသည်- Fe; Na; K; Cu; Al။

အပူဓာတ်တိုးခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်များတွင်၊ ကွာ့ဇ်မီးဖိုပြွန်များသည် ဆီလီကွန်အောက်ဆိုဒ်အလွှာများဖွဲ့စည်းရန်အတွက် စံပြဓာတ်ပြုမှုပတ်ဝန်းကျင်ကို ပေးစွမ်းသည်။

ပုံမှန်တုံ့ပြန်မှုများတွင် အောက်ပါတို့ပါဝင်သည်-

ခြောက်သွေ့သော အောက်ဆီဒေးရှင်း:

Si + O₂ → SiO₂

စိုစွတ်သော အောက်ဆီဒေးရှင်း:

Si + H₂O → SiO₂ + H₂

ဤအောက်ဆီဒေးရှင်းလုပ်ငန်းစဉ်များသည် အောက်ပါတို့အတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်-

• ဂိတ် dielectric ဖွဲ့စည်းခြင်း;
• မျက်နှာပြင် passive;
• အထီးကျန်ဖွဲ့စည်းပုံများ။

Quartz ပြွန်များကို dopant diffusion လုပ်ငန်းစဉ်များတွင်လည်း ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုကြပြီး ၎င်းတို့တွင် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်-

• POCl₃ ကို အသုံးပြု၍ ဖော့စဖရပ်စ်ပျံ့နှံ့မှု;
• BBr₃ ကိုအသုံးပြု၍ ဘိုရွန်ပျံ့နှံ့မှု;
• အာဆင်းနစ်ပျံ့နှံ့မှုလုပ်ငန်းစဉ်များ။

ထို့အပြင်၊ ကွာ့ဇ်မီးဖိုပြွန်များကို LPCVD စနစ်များတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုကြသည်- 

• ဆီလီကွန်နိုက်ထရိုက်ဓာတ်စုပုံခြင်း;
• ပိုလီခရစ္စတယ်လင်း ဆီလီကွန် စုပုံခြင်း။

ကွာ့ဇ်မီးဖိုပြွန်များ၏ အဓိကအားသာချက်များတွင် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်-

• အလွန်ကောင်းမွန်သော ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ သန့်စင်မှု
• အပူချဲ့ထွင်မှုနည်းခြင်း
• အလွန်ကောင်းမွန်သော အပူတူညီမှု

သို့သော် ကွာ့ဇ်ပြွန်များတွင်လည်း အချို့သောကန့်သတ်ချက်များရှိသည်။ အဓိကကန့်သတ်ချက်မှာ အပူချိန်မြင့်မားသော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာတည်ငြိမ်မှုဖြစ်သည်။ ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် ၁၁၀၀ မှ ၁၂၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အထက် ကြာရှည်စွာလည်ပတ်မှုအောက်တွင် ကွာ့ဇ်သည် အောက်ပါတို့ကို ကြုံတွေ့ရနိုင်သည်-

• ပြွန်ပုံပျက်ခြင်း။
• တွဲကျခြင်း;
• စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ခွန်အား လျော့နည်းသွားသည်။

ထို့ကြောင့်၊ ကွာ့ဇ်သည် အဓိက ဆီလီကွန် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ထုတ်လုပ်ရာတွင် ဦးစားပေးရွေးချယ်မှုအဖြစ် ရှိနေဆဲဖြစ်သော်လည်း အပူချိန် အလွန်မြင့်မားခြင်း သို့မဟုတ် အလွန်အမင်း ချေးတက်ခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်များအတွက်မူ ပိုမိုသင့်လျော်မှု မရှိပါ။

ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပြွန်- အဆင့်မြင့်တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းထုတ်လုပ်ရေးအတွက် အပူချိန်မြင့်ဖြေရှင်းချက်

ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC) ကြွေထည်သည် အဆင့်မြင့် မီးဖိုပြွန်များအတွက် အလားအလာကောင်းသော အစားထိုးပစ္စည်းတစ်ခုအဖြစ် ပေါ်ထွက်လာခဲ့သည်။

SiC သည် ဆီလီကွန်နှင့် ကာဗွန်အက်တမ်များပါဝင်သော covalent ကြွေဒြပ်ပေါင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ Semiconductor-grade SiC ကြွေထည်များတွင် ပုံမှန်အားဖြင့် အောက်ပါတို့ပါဝင်သည်-

• SiC ဓာတ်ပြုမှုဖြင့် ချည်နှောင်ထားသည်။
• ပူးထားသော SiC;
• မြင့်မားသောသန့်စင်မှု CVD SiC ပစ္စည်းများ။

ကွာ့ဇ်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက SiC သည် သိသိသာသာ တိုးတက်ကောင်းမွန်သည်-

• အပူချိန်ခံနိုင်ရည်;
• စက်ပိုင်းဆိုင်ရာအစွမ်းသတ္တိ;
• အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း;
• ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ ကြာရှည်ခံမှု။

SiC မီးဖိုပြွန်များ၏ အရေးပါဆုံး အားသာချက်များထဲမှ တစ်ခုမှာ ၎င်းတို့၏ သာလွန်ကောင်းမွန်သော အပူချိန်မြင့်မားနိုင်စွမ်း ဖြစ်သည်။

ကွာ့ဇ်သည် ယေဘုယျအားဖြင့် ၁၂၀၀°C ခန့် လည်ပတ်မှုအခြေအနေများတွင် ကန့်သတ်ထားသော်လည်း၊ SiC ကြွေထည်များသည် ၁၅၀၀°C ထက်ကျော်လွန်သော အပူချိန်ကို ခံနိုင်ရည်ရှိသောကြောင့် အဆင့်မြင့် အပူလုပ်ငန်းစဉ်များအတွက် သင့်လျော်ပါသည်။

အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း ကွာခြားချက်သည်လည်း သိသာထင်ရှားပါသည်-

• ကွာ့ဇ်: ~1.4 W/m·K
• ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ဒ်: 120–200 W/m·K

SiC ၏ အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း မြင့်မားခြင်းက အောက်ပါတို့ကို ဖြစ်စေသည်-

• အပူတုံ့ပြန်မှုပိုမိုမြန်ဆန်;
• အပူချိန် တစ်ပြေးညီဖြစ်မှု တိုးတက်လာခြင်း။
• အပူပြောင်းလဲမှုများ လျော့နည်းသွားသည်။

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအသုံးချမှုများတွင် SiC မီးဖိုပြွန်များကို အဓိကအားဖြင့် အောက်ပါတို့အတွက် ထည့်သွင်းစဉ်းစားပါသည်-

• အပူချိန်မြင့် အပူပေးအပူပေးခြင်း;
• အဆင့်မြင့်ပျံ့နှံ့မှုလုပ်ငန်းစဉ်များ;
• ဆီလီကွန်ကာဗိုက် ပါဝါကိရိယာ ထုတ်လုပ်ခြင်း။
• GaN တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း စီမံဆောင်ရွက်ခြင်း။

အလူမီနာပြွန် (Al₂O₃): ကုန်ကျစရိတ်သက်သာသော အပူချိန်မြင့် ကြွေထည်ပစ္စည်း

အလူမီနာ ကြွေပြွန်များကို အဓိကအားဖြင့် အလူမီနီယမ်အောက်ဆိုဒ် (Al₂O₃) မှ ထုတ်လုပ်ထားပြီး၊ ပုံမှန်အားဖြင့် သန့်ရှင်းမှုအဆင့် ၉၅% မှ ၉၉.၈% အထိ ရှိသည်။

အလူမီနာကြွေထည်များ၏ လည်ပတ်မှုအပူချိန်စွမ်းရည်သည် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် ၁၄၀၀–၁၇၀၀°C အထိရောက်ရှိနိုင်ပြီး ၎င်းသည် ရိုးရာကွာ့ဇ်ထက် ပိုမိုမြင့်မားပါသည်။

ဤဝိသေသလက္ခဏာများကြောင့်၊ အလူမီနာမီးဖိုပြွန်များကို အောက်ပါတို့တွင် အသုံးများပါသည်-

ဓာတ်ခွဲခန်း တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း မီးဖိုများ;

• ဌ သုတေသနနှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေး ပစ္စည်းကိရိယာများ။
• l စမ်းသပ် အပူလုပ်ဆောင်မှုစနစ်များ။

သို့သော် အလူမီနာကို ပမာဏများများ ထုတ်လုပ်ရာတွင် အသုံးပြုမှု အကန့်အသတ်ရှိသည်။ အဓိကအကြောင်းရင်းမှာ ညစ်ညမ်းမှု ထိန်းချုပ်ရေးဖြစ်သည်။

ကွာ့ဇ်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက အလူမီနာ ကြွေထည်များသည် အောက်ပါတို့ကို မိတ်ဆက်ပေးနိုင်သည်-

• အလူမီနီယမ်ညစ်ညမ်းမှု;
• ಒಟ್ಟಾರೆ မသန့်စင်မှုအဆင့် မြင့်မားခြင်း။

ညစ်ညမ်းမှုအဆင့် အလွန်နည်းပါးသော လိုအပ်သည့် အဆင့်မြင့် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ထုတ်လုပ်မှုအတွက်၊ ကွာ့ဇ်နှင့် သန့်စင်မှုမြင့်မားသော SiC တို့ကို ဦးစားပေး ရွေးချယ်မှုအဖြစ် ဆက်လက်ထားရှိနေဆဲဖြစ်သည်။

ဆီလီကွန် နိုက်ထရိုက် ပြွန် (Si₃N₄): အပူဒဏ်ခံနိုင်ရည်အတွက် အဆင့်မြင့် ကြွေထည်

ဆီလီကွန် နိုက်ထရိုက် (Si₃N₄) သည် ၎င်း၏ ထူးခြားသော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် လူသိများသော နောက်ထပ် အဆင့်မြင့် ကြွေပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ အလားအလာရှိသော တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း အသုံးချမှုများတွင် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်-

• အထူးပြုမီးဖိုအစိတ်အပိုင်းများ;
• သုတေသနပြုချက် - တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းကိရိယာများ။
• အပူချိန်မြင့် ကြွေထည်ဖွဲ့စည်းပုံများ။

သို့သော်၊ Si₃N₄ မီးဖိုပြွန်များကို အဓိက တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ပျံ့နှံ့မီးဖိုများတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးမပြုကြပေ-

• ထုတ်လုပ်မှုရှုပ်ထွေးမှုမြင့်မားခြင်း;
• ပိုမိုမြင့်မားသောကုန်ကျစရိတ်;
• စက်မှုထောက်ပံ့ရေးကွင်းဆက် ရင့်ကျက်မှု အကန့်အသတ်ရှိသည်။

နိဂုံးချုပ်

Diffusion Furnace Tube သည် semiconductor ထုတ်လုပ်ရာတွင် အရေးကြီးသော်လည်း မကြာခဏ လျှော့တွက်ခံရသော အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်း၏ပစ္စည်းသည် အောက်ပါတို့ကို တိုက်ရိုက်လွှမ်းမိုးသည်-

• ဝေဖာအထွက်နှုန်း;
• လုပ်ငန်းစဉ်တည်ငြိမ်မှု;
• အမှုန်စွမ်းဆောင်ရည်;
• စက်ပစ္စည်းသက်တမ်း။

လက်ရှိတွင်-

ကွာ့ဇ်ပြွန်များ၎င်းတို့၏ ထူးခြားသော သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှုနှင့် ရင့်ကျက်မှုကြောင့် ရိုးရာဓာတ်တိုးခြင်းနှင့် ပျံ့နှံ့ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်များကို လွှမ်းမိုးထားသည်။

SiC ပြွန်များနောက်မျိုးဆက် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း အသုံးချမှုများအတွက် အဆင့်မြင့် အပူချိန်စွမ်းရည်ကို ပေးစွမ်းသည်။

အလူမီနာနှင့် ဆီလီကွန် နိုက်ထရိုက်ပြွန်များသည် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာစွမ်းဆောင်ရည်ကို ဦးစားပေးသည့် အထူးပြု အပူချိန်မြင့်အသုံးချမှုများအတွက် အသုံးပြုပါသည်။

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းထုတ်လုပ်မှုသည် အပူချိန်မြင့်မားလာခြင်း၊ ပိုကြီးသော ဝေဖာများနှင့် wide-bandgap စက်ပစ္စည်းများဆီသို့ ဆက်လက်ရွေ့လျားလာသည်နှင့်အမျှ အဆင့်မြင့်ကြွေမီးဖိုပြွန်ပစ္စည်းများသည် အနာဂတ်တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလုပ်ငန်းစဉ်ပစ္စည်းများတွင် ပိုမိုအရေးကြီးသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်လာမည်ဖြစ်သည်။