တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် ဂရပ်ဖိုက်၏ အသုံးချမှုများကား အဘယ်နည်း။

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ထုတ်လုပ်ခြင်းသည် အလွန်အမင်း တိကျမှုနှင့် အလွန်အမင်း ပတ်ဝန်းကျင်တို့ ဆုံရာတွင် လုပ်ဆောင်သည်။ epitaxy၊ crystal growth နှင့် အပူချိန်မြင့် အပူပေးစနစ်ကဲ့သို့သော လုပ်ငန်းစဉ်များသည် ပုံမှန်အားဖြင့် 1000°C ထက် ကျော်လွန်လေ့ရှိပြီး အပူအတက်အကျ အနည်းငယ်မျှပင် ဖလင်အထူ၊ dopant distribution နှင့် နောက်ဆုံးတွင် device performance တို့တွင် တိုင်းတာနိုင်သော ကွဲပြားမှုများအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်သည်။ ဤအခြေအနေတွင်၊ တည်ငြိမ်ပြီး ထပ်ခါတလဲလဲ လုပ်ဆောင်နိုင်သော အပူပတ်ဝန်းကျင်များကို ဖြစ်စေသော ပစ္စည်းများသည် အရန်ပစ္စည်းများ မဟုတ်ပါ - ၎င်းတို့သည် အခြေခံအုတ်မြစ်များ ဖြစ်သည်။

ဤပစ္စည်းများထဲတွင်၊ဂရပ်ဖိုက် ဖဲလ်အဆင့်မြင့် semiconductor လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် အပူစီမံခန့်ခွဲမှု၏ အရေးပါသော enabler တစ်ခုအဖြစ် ပေါ်ထွက်လာခဲ့သည်။ wafers သို့မဟုတ် deposition equipment များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက မကြာခဏ လျစ်လျူရှုခံရလေ့ရှိသော graphite insulation စနစ်များ—အထူးသဖြင့် အပူ insulation အတွက် မြင့်မားသောသန့်စင်မှုရှိသော graphite felt—သည် လုပ်ငန်းစဉ်တည်ငြိမ်မှုကို ထိန်းသိမ်းခြင်း၊ ထုတ်လုပ်မှုတိုးတက်စေခြင်းနှင့် SiC နှင့် GaN ကဲ့သို့သော wide-bandgap semiconductors များဆီသို့ ကူးပြောင်းခြင်းကို ပံ့ပိုးပေးခြင်းတို့တွင် အဆုံးအဖြတ်ပေးသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။

ဂရပ်ဖိုက် ဖဲလ်၏ ပစ္စည်းသဘောသဘာဝ

ဂရပ်ဖိုက်အမွေး၊ တစ်ခါတစ်ရံတွင် ရည်ညွှန်းသည်ကာဗွန်ဖိုက်ဘာ အထည်သည် မြင့်မားသော သန့်ရှင်းမှုနှင့် ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံတည်ငြိမ်မှုရရှိရန် အပူပေးပြုပြင်ထားသော ရှုပ်ထွေးနေသော ကာဗွန်ဖိုက်ဘာများဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော စိမ့်ဝင်လွယ်ပြီး ပေါ့ပါးသော ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ လုပ်ငန်းစဉ်နည်းလမ်းများပေါ် မူတည်၍ ၎င်းကို ပျော့ပျောင်းသော အပူလျှပ်ကာအဖြစ် ထောက်ပံ့ပေးနိုင်သည်။မာကျောသော ဂရပ်ဖိုက် အထည်သို့မဟုတ် ဂရပ်ဖိုက်မာကျောသော အလွှာ၊ သီးခြား အပူနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ လိုအပ်ချက်များအတွက် စိတ်ကြိုက်ပြုလုပ်ထားသည်။

ဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကာကို ရိုးရာလျှပ်ကာပစ္စည်းများနှင့် ခွဲခြားသိမြင်စေသည့်အချက်မှာ ၎င်း၏ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများပေါင်းစပ်မှုဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် အပူစီးကူးမှု အလွန်နည်းပါးပြီး အပူချိန်အလွန်မြင့်မားသောပတ်ဝန်းကျင်များတွင်ပင် အပူကိုထိရောက်စွာထိန်းသိမ်းနိုင်စေပါသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ၎င်းသည် 2000°C ကျော်သော အပူချိန်များတွင် inert သို့မဟုတ် reducing atmosphere များတွင် ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ တည်တံ့မှုကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။ ၎င်း၏ ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ လျှပ်ကာမှုနှင့် မသန့်စင်မှုအဆင့်နည်းပါးခြင်း—အထူးသဖြင့် semiconductor-grade ပစ္စည်းများ—သည် ညစ်ညမ်းမှုအန္တရာယ်ကို အနည်းဆုံးဖြစ်စေပြီး ၎င်းသည် front-end ထုတ်လုပ်ရေးလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် အရေးကြီးပါသည်။

အဆင့်မြင့်အသုံးချမှုများတွင် အပူလျှပ်ကာအတွက် မြင့်မားသောသန့်စင်မှုရှိသော ဂရပ်ဖိုက်အလွှာကို ppm သို့မဟုတ် sub-ppm အဆင့်အထိ သတ္တုမသန့်စင်မှုများကို လျှော့ချရန် ထပ်မံသန့်စင်ပါသည်။ ဤသန့်စင်မှုအဆင့်သည် အထူးသဖြင့် ဒြပ်ပေါင်းတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများပါဝင်သော လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် ခေတ်မီတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းစက်ရုံများ၏ တင်းကျပ်သောညစ်ညမ်းမှုထိန်းချုပ်ရေးလိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီပါသည်။

အဓိက တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် အသုံးချမှုများ

ဂရပ်ဖိုက်အလွှာ၏ အရေးအကြီးဆုံးအသုံးချမှုမှာ အပူချိန်မြင့်မားသောလုပ်ငန်းစဉ်အမျိုးမျိုးတွင် အပူလယ်ကွင်းများကို အင်ဂျင်နီယာပြုလုပ်ပြီး တည်ငြိမ်အောင်လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းဖြစ်သည်။ ဆီလီကွန်၊ ဆီလီကွန်ကာဗိုက် သို့မဟုတ် ဂယ်လီယမ်နိုက်ထရိုက်အတွက်ဖြစ်စေ၊ epitaxial ကြီးထွားမှုတွင် wafer မျက်နှာပြင်တစ်လျှောက် အပူချိန်ဖြန့်ဖြူးမှုကို တစ်ပြေးညီထိန်းသိမ်းခြင်းသည် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သည်။ ဂရပ်ဖိုက်အလွှာကို reactor တွင် insulator အလွှာအဖြစ် ပေါင်းစပ်ထားပြီး အပူဒြပ်စင်များပတ်လည်တွင် ရစ်ပတ်ထားသည် သို့မဟုတ် အာရုံခံကိရိယာများနောက်ကွယ်တွင် ထားရှိသည်။ radial နှင့် axial အပူချိန် gradient များကို လျှော့ချခြင်းဖြင့် ၎င်းသည် တသမတ်တည်းကြီးထွားမှုနှုန်းနှင့် တစ်ပြေးညီပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများကို ဖြစ်စေပြီး စက်ပစ္စည်းစွမ်းဆောင်ရည်နှင့် အထွက်နှုန်းကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေသည်။

လုပ်ငန်းစဉ်အပူချိန် ၁၆၀၀°C အနီးသို့ရောက်ရှိနိုင်သော ဆီလီကွန်ကာဗိုက် epitaxy တွင် ဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကာအလွှာသည် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သောပစ္စည်းဖြစ်လာသည်။ ၎င်း၏အခန်းကဏ္ဍသည် ရိုးရှင်းသောလျှပ်ကာထက်ကျော်လွန်သည်။ ၎င်းသည် ဓာတ်ပေါင်းဖိုအတွင်းရှိ အပူပရိုဖိုင်ကို တက်ကြွစွာပုံဖော်ပေးပြီး တည်ငြိမ်သောအငွေ့အဆင့်တုံ့ပြန်မှုများကိုသေချာစေပြီး ဝေဖာများပေါ်ရှိ အပူဖိစီးမှုကို လျှော့ချပေးသည်။ ထိုကဲ့သို့သောထိန်းချုပ်မှုမရှိပါက အထူမညီညာခြင်း၊ ဝေဖာလိမ်ခြင်းနှင့် ချို့ယွင်းချက်ဖွဲ့စည်းခြင်းကဲ့သို့သော ပြဿနာများသည် သိသိသာသာပိုမိုထင်ရှားလာသည်။

ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်များသည် ဂရပ်ဖိုက်အလွှာ၏ မဟာဗျူဟာမြောက်အရေးပါမှုကို ထပ်မံမီးမောင်းထိုးပြသည်။ SiC အတွက် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအငွေ့သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး (PVT) သို့မဟုတ် ဆီလီကွန်အတွက် Czochralski လုပ်ငန်းစဉ်ကဲ့သို့သော နည်းလမ်းများတွင်၊ ကြီးထွားမှုအခန်းအတွင်းရှိ အပူပြောင်းလဲမှုသည် ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။ ဤနေရာတွင်၊ မာကျောသောဂရပ်ဖိုက်အလွှာ သို့မဟုတ် ဂရပ်ဖိုက်မာကျောသောအလွှာကို ထိန်းချုပ်ထားသော insulation ဇုန်များဖန်တီးရန် မကြာခဏအသုံးပြုလေ့ရှိသည်။ အလွှာသိပ်သည်းဆ၊ အထူနှင့် ဖွဲ့စည်းမှုပုံစံကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် အင်ဂျင်နီယာများသည် အပူစီးဆင်းမှုကို အသေးစိတ်ချိန်ညှိနိုင်ပြီး၊ ထို့ကြောင့် ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုနှုန်း၊ ချို့ယွင်းချက်သိပ်သည်းဆနှင့် ಒಟ್ಟಾರೆဘောလ်အရည်အသွေးကို လွှမ်းမိုးနိုင်သည်။ SiC ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုတွင်၊ ထိုကဲ့သို့သော အပူစီမံခန့်ခွဲမှုသည် မိုက်ခရိုပိုက်များနှင့် နေရာရွေ့မှုများ လျှော့ချခြင်းနှင့် တိုက်ရိုက်ဆက်စပ်နေသည်။

ဂရပ်ဖိုက် ဖဲလ်ဓာတုအငွေ့စုပုံခြင်း (CVD) နှင့် သတ္တု-အော်ဂဲနစ် ဓာတုအငွေ့စုပုံခြင်း (MOCVD) စနစ်များတွင်လည်း ပံ့ပိုးပေးသော်လည်း အရေးကြီးသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။ ဂရပ်ဖိုက် လျှပ်ကာပစ္စည်းတစ်ခုအနေဖြင့် ၎င်းသည် ဓာတ်ပေါင်းဖိုအတွင်း တည်ငြိမ်သော အပူပတ်ဝန်းကျင်ကို ထိန်းသိမ်းရန် ကူညီပေးပြီး အပူဆုံးရှုံးမှုကို လျှော့ချပေးပြီး အအေးနံရံအကျိုးသက်ရောက်မှုများကို လျော့ပါးစေသည်။ ၎င်းသည် အထူးသဖြင့် ကြီးမားသော ထုတ်လုပ်မှုပတ်ဝန်းကျင်များတွင် အနည်ကျမှု တစ်ပြေးညီဖြစ်မှုနှင့် လုပ်ငန်းစဉ် ထပ်ခါတလဲလဲလုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည်။

အပူချိန်မြင့်မားစွာ အပူပေးခြင်းနှင့် ပျံ့နှံ့ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်များ၊ အထူးသဖြင့် wide-bandgap semiconductors များနှင့် ဆက်စပ်နေသော လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် ဂရပ်ဖိုက်အလွှာသည် စွမ်းအင်ထိရောက်မှုနှင့် အပူတည်ငြိမ်မှုကို အထောက်အကူပြုသည်။ အပူပျံ့နှံ့မှုကို အနည်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် မီးဖိုများကို စွမ်းအင်ထည့်သွင်းမှုနည်းပါးစွာဖြင့် အပူချိန်ကို တသမတ်တည်း ထိန်းသိမ်းနိုင်စေပြီး လုပ်ငန်းစဉ်အစိတ်အပိုင်းများအပေါ် အပူလည်ပတ်မှုဖိအားကိုလည်း လျှော့ချပေးပါသည်။

ဝေဖာထုတ်လုပ်ခြင်းအပြင်၊ ဂရပ်ဖိုက်ဖဲလ်ကို အမှုန့်အပူပေးခြင်း၊ ကြွေထည်ထုတ်လုပ်ခြင်းနှင့် ဂရပ်ဖိုက်အစိတ်အပိုင်းများ သန့်စင်ခြင်းအပါအဝင် ပစ္စည်းထုတ်လုပ်မှုတွင် တွင်ကျယ်စွာအသုံးပြုကြသည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်များသည် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းစက်ရုံအတွင်း အမြဲတမ်းမမြင်နိုင်သော်လည်း အဆင့်မြင့်စက်ပစ္စည်းထုတ်လုပ်မှုကို အခြေခံသည့် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသောပစ္စည်းများထုတ်လုပ်ရန်အတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။

ခေတ်ရေစီးကြောင်းများ- ပိုမိုမြင့်မားသော သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှုနှင့် လုပ်ဆောင်ချက်ဆိုင်ရာ ပေါင်းစပ်မှုဆီသို့

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလုပ်ငန်းသည် ပိုမိုတောင်းဆိုမှုများသော အသုံးချမှုများ—အထူးသဖြင့် လျှပ်စစ်ယာဉ်များ၊ ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်နှင့် မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင်—တိုးတက်ပြောင်းလဲလာသည်နှင့်အမျှ အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှုပစ္စည်းများအပေါ် လိုအပ်ချက်များသည် ပိုမိုတင်းကျပ်လာပါသည်။ ဤလမ်းကြောင်းသည် SiC နှင့် GaN နည်းပညာများကို အလျင်အမြန်လက်ခံကျင့်သုံးမှုတွင် အထူးသဖြင့် ထင်ရှားပြီး လည်ပတ်မှုအပူချိန်မြင့်မားခြင်းနှင့် တင်းကျပ်သောလုပ်ငန်းစဉ်ပြတင်းပေါက်များသည် သာလွန်ကောင်းမွန်သော insulation စွမ်းဆောင်ရည်ကို လိုအပ်ပါသည်။

အရေးအကြီးဆုံး ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုများထဲမှ တစ်ခုမှာ အလွန်မြင့်မားသော သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှုရှိသော ပစ္စည်းများဆီသို့ တွန်းအားပေးခြင်း ဖြစ်သည်။ အပူလျှပ်ကာအတွက် မြင့်မားသော သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှုရှိသော ဂရပ်ဖိုက်အလွှာကို နောက်မျိုးဆက် ထုတ်လုပ်ရေးများ၏ ညစ်ညမ်းမှုစံနှုန်းများနှင့် ကိုက်ညီစေရန် အဆက်မပြတ် နိမ့်ကျသော မသန့်ရှင်းမှုအဆင့်များဖြင့် အင်ဂျင်နီယာပြုလုပ်နေပါသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ မာကျောသော ဂရပ်ဖိုက်အလွှာနှင့် ဂရပ်ဖိုက်မာကျောသော အလွှာကဲ့သို့သော ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ ဆန်းသစ်တီထွင်မှုများသည် ပိုမိုတိကျသော အပူစက်ကွင်းထိန်းချုပ်မှုနှင့် ဝန်ဆောင်မှုသက်တမ်း ပိုမိုရှည်ကြာစေပါသည်။

နောက်ထပ်အရေးကြီးသော လမ်းကြောင်းတစ်ခုမှာ ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC) ကဲ့သို့သော အကာအကွယ်အပေါ်ယံလွှာများကို ဂရပ်ဖိုက်ဖျော်မျက်နှာပြင်များပေါ်တွင် ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြစ်သည်။ ဤအပေါ်ယံလွှာများသည် အောက်ဆီဒေးရှင်းခံနိုင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးခြင်း၊ အမှုန်အမွှားများဖြစ်ပေါ်မှုကို လျှော့ချပေးခြင်းနှင့် လည်ပတ်မှုကြာရှည်ခံမှုကို တိုးချဲ့ပေးခြင်းဖြင့် ကာဗွန်အခြေခံ အပူလျှပ်ကာပစ္စည်းများ၏ ရိုးရာကန့်သတ်ချက်အချို့ကို ဖြေရှင်းပေးပါသည်။

ရှေ့ကိုမျှော်ကြည့်ခြင်း၊ဂရပ်ဖိုက် ဖဲလ်passive insulation medium မှ semiconductor ပစ္စည်းဒီဇိုင်း၏ ပိုမိုတက်ကြွစွာအင်ဂျင်နီယာပြုလုပ်ထားသော အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုအဖြစ်သို့ တိုးတက်ပြောင်းလဲလာရန် မျှော်လင့်ရသည်။ အဆင့်မြင့်ပစ္စည်းလုပ်ဆောင်ခြင်းနှင့် စိတ်ကြိုက်ပြင်ဆင်ခြင်းမှတစ်ဆင့် ၎င်းသည် ပိုမိုမြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်၊ ပိုမိုယုံကြည်စိတ်ချရမှုနှင့် ပိုမိုတင်းကျပ်သောလုပ်ငန်းစဉ်ထိန်းချုပ်မှုတို့ကို လုပ်ငန်း၏လိုက်စားမှုကို ဆက်လက်ပံ့ပိုးပေးသွားမည်ဖြစ်သည်။