سریزه: د سیمیکمډکټر په تولید کې د فرنس ټیوب موادو مهم رول
د سیمیکمډکټر ویفر جوړولو کې، د ډیفیوژن فرنس ټیوب یو له خورا مهم لوړ تودوخې پروسې اجزاو څخه دی چې د تودوخې پروسس کولو تجهیزاتو کې کارول کیږي. دا د څو کلیدي سیمیکمډکټر پروسو لپاره د کنټرول شوي عکس العمل چاپیریال چمتو کوي، په شمول د:
- حرارتي اکسیډیشن؛
- د ډوپانټ خپریدل؛
- انیلینګ؛
- د LPCVD جمع کول؛
- د لوړ حرارت ویفر درملنه.
د دودیزو صنعتي فرنس اجزاو برعکس، د سیمیکمډکټر فرنس ټیوبونه باید خورا سخت اړتیاوې پوره کړي ځکه چې حتی د ټریس ککړتیا یا د ذراتو تولید کولی شي په مستقیم ډول د ویفر حاصل او د وسیلې اعتبار اغیزه وکړي.
د سیمیکمډکټر خپریدو او اکسیډیشن پروسو په جریان کې، د فرنس ټیوبونه معمولا د لاندې سره مخ کیږي:
- د لوړې تودوخې چاپیریال چې له 800 درجو څخه تر 1200 درجو سانتي ګراد پورې وي؛
- اکسیډیز کوونکي ګازونه لکه O₂ او H₂O؛
- غیر فعال ګازونه په شمول د N₂ او Ar؛
- د ډوپانټ مخکیني لکه POCl₃ او BBr₃؛
- د ککړونکي کیمیاوي ډولونه لکه HCl.
له همدې امله، د فرنس ټیوب مواد باید په ورته وخت کې چمتو کړي:
- خورا لوړ کیمیاوي پاکوالی؛
- غوره حرارتي ثبات؛
- د فلزاتو ککړتیا کمه ده؛
- د لوړ ولاړې مقاومت؛
- د ذراتو کم تولید؛
- اوږد عملیاتي ژوند.
د سیمیکمډکټر تجهیزاتو موادو معیارونو او صنعتي کړنو سره سم، ترټولو پراخه کارول شوي فرنس ټیوب مواد عبارت دي له:
- د لوړ پاکوالي کوارټز (فیوز شوی سیلیکا، SiO₂)
- سیلیکون کاربایډ (SiC سیرامیک)
- د ایلومینا سیرامیک (Al₂O₃)
- سیلیکون نایټرایډ سیرامیک (Si₃N₄)
د لوړ پاکوالي کوارټز ټیوب
د ټولو سیمیکمډکټر فرنس ټیوب موادو په مینځ کې، د لوړ پاکوالي کوارټز ټیوب د دودیز سیلیکون ویفر تولید لپاره د خپل غوره پاکوالي، حرارتي ثبات او د پروسس کولو ټیکنالوژۍ له امله غالب حل پاتې دی.
د سیمیکمډکټر درجې کوارټز ټیوبونه د لوړ پاکوالي فیوز شوي سیلیکا څخه جوړ شوي، چیرې چې اصلي برخه یې سیلیکون ډای اکسایډ (SiO₂) ده. د پاکوالي کچه معمولا له 99.99٪ څخه زیاته وي، د فلزي ناپاکۍ سخت کنټرول سره په شمول: Fe; Na; K; Cu; Al.
د تودوخې اکسیډیشن پروسو کې، د کوارټز فرنس ټیوبونه د سیلیکون اکسایډ طبقو جوړولو لپاره یو مثالی عکس العمل چاپیریال چمتو کوي.
عادي غبرګونونه عبارت دي له:
وچ اکسیډیشن:
سي + او₂ → سي او₂
لوند اکسیډیشن:
سي + هو → سي او₂ + هو
دا د اکسیډیشن پروسې د دې لپاره اړین دي:
- د دروازې ډایالټریک جوړښت؛
- د سطحې غیر فعالیدل؛
- د جلا کولو جوړښتونه.
د کوارټز ټیوبونه د ډوپانټ خپریدو پروسو کې هم په پراخه کچه کارول کیږي، په شمول د:
- د POCl₃ په کارولو سره د فاسفورس خپریدل؛
- د BBr₃ په کارولو سره د بورون خپریدل؛
- د ارسنیک د خپریدو پروسې.
برسېره پردې، د کوارټز فرنس ټیوبونه په پراخه کچه د LPCVD سیسټمونو کې د دې لپاره کارول کیږي:
- د سیلیکون نایټرایډ زیرمه؛
- د پولی کریسټالین سیلیکون زیرمه کول.
د کوارټز فرنس ټیوبونو مهمې ګټې په لاندې ډول دي:
- غوره کیمیاوي پاکوالی
- ټیټ حرارتي انتشار
- غوره حرارتي یونیفورمیت
په هرصورت، د کوارټز ټیوبونه هم ځینې محدودیتونه لري. لومړنی محدودیت د لوړې تودوخې میخانیکي ثبات دی. د نږدې 1100-1200 درجو سانتي ګراد څخه پورته د اوږدې مودې عملیاتو لاندې، کوارټز ممکن تجربه کړي:
- د ټیوب خرابوالی؛
- لوڅېدل؛
- کم شوی میخانیکي ځواک.
له همدې امله، کوارټز د سیلیکون سیمیکمډکټر اصلي تولید لپاره غوره انتخاب پاتې دی مګر د خورا لوړ تودوخې یا خورا زنګ وهونکو پروسو لپاره لږ مناسب دی.
د سیلیکون کاربایډ ټیوب: د پرمختللي سیمیکمډکټر تولید لپاره د لوړې تودوخې حل
د سیلیکون کاربایډ (SiC) سیرامیک د پرمختللو فرنس ټیوبونو لپاره د یو امید ورکوونکي بدیل موادو په توګه راڅرګند شوی دی.
SiC یو کوولینټ سیرامیک مرکب دی چې د سیلیکون او کاربن اتومونو څخه جوړ دی. د سیمیکمډکټر درجې SiC سیرامیکونه معمولا پدې کې شامل دي:
- د غبرګون سره تړلی SiC؛
- سینټر شوی SiC؛
- د لوړ پاکوالي CVD SiC مواد.
د کوارټز په پرتله، SiC د پام وړ ښه والی چمتو کوي:
- د تودوخې مقاومت؛
- میخانیکي ځواک؛
- د تودوخې چلښت؛
- کیمیاوي پایښت.
د SiC فرنس ټیوبونو یوه له خورا مهمو ګټو څخه د دوی د لوړ تودوخې وړتیا ده.
پداسې حال کې چې کوارټز عموما د شاوخوا 1200 درجو سانتي ګراد عملیاتي شرایطو پورې محدود دی، د SiC سیرامیکونه کولی شي د 1500 درجو سانتي ګراد څخه ډیر تودوخې سره مقاومت وکړي، چې دوی د پرمختللي تودوخې پروسو لپاره مناسب کوي.
د تودوخې چلولو توپیر هم د پام وړ دی:
- کوارټز: ~۱.۴ واټ/متر·کلومیټری
- سیلیکون کاربایډ: ۱۲۰–۲۰۰ واټ/متر·کیلو واټ
د SiC لوړه حرارتي چالکتیا دا توان ورکوي:
- ګړندی حرارتي غبرګون؛
- د تودوخې یوشانوالی ښه شوی؛
- د تودوخې درجه بندي کمه شوې.
په سیمیکمډکټر غوښتنلیکونو کې، د SiC فرنس ټیوبونه په عمده توګه د دې لپاره په پام کې نیول کیږي:
- د لوړ حرارت انیل کول؛
- د خپریدو پرمختللې پروسې؛
- د سیلیکون کاربایډ بریښنایی وسایلو تولید؛
- د GaN سیمیکمډکټر پروسس کول.
د الومینا ټیوب (Al₂O₃): د لوړ حرارت لرونکي سیرامیک موادو لګښت
د ایلومینا سیرامیک ټیوبونه په عمده توګه د المونیم اکسایډ (Al₂O₃) څخه جوړ شوي، چې معمولا د پاکوالي کچه یې له 95٪ څخه تر 99.8٪ پورې وي.
د ایلومینا سیرامیکونو د عملیاتي تودوخې وړتیا تقریبا: ۱۴۰۰–۱۷۰۰ درجو سانتی ګراد ته رسیدلی شي. کوم چې د دودیز کوارټز څخه لوړ دی.
د دې ځانګړتیاوو له امله، د ایلومینا فرنس ټیوبونه معمولا په لاندې برخو کې کارول کیږي:
د لابراتوار نیمه کنډکټر کوټې؛
- د څیړنې او پراختیا تجهیزات؛
- د تجربوي تودوخې پروسس سیسټمونه.
خو، د لوړ حجم سیمیکمډکټر تولیداتو کې د ایلومینا کارول محدود دي. اصلي دلیل یې د ککړتیا کنټرول دی.
د کوارټز په پرتله، د ایلومینا سیرامیکونه ممکن معرفي کړي:
- د المونیم ککړتیا؛
- د ناپاکۍ لوړه کچه.
د پرمختللي سیمیکمډکټر تولید لپاره چې د ککړتیا خورا ټیټې کچې ته اړتیا لري، کوارټز او لوړ پاکوالي SiC غوره انتخابونه پاتې دي.
د سیلیکون نایټرایډ ټیوب (Si₃N₄): د تودوخې شاک مقاومت لپاره پرمختللی سیرامیک
سیلیکون نایټرایډ (Si₃N₄) یو بل پرمختللی سیرامیک مواد دی چې د خپلو استثنایی میخانیکي ملکیتونو لپاره پیژندل کیږي. احتمالي سیمیکمډکټر غوښتنلیکونه پدې کې شامل دي:
- د بخارۍ ځانګړي اجزا؛
- د نیمهکنډکټر تجهیزاتو څېړنه؛
- د لوړې تودوخې سیرامیک جوړښتونه.
په هرصورت، د Si₃N₄ فرنس ټیوبونه په پراخه کچه د سیمیکمډکټر خپریدو فرنسونو کې د لاندې دلیلونو له امله نه کارول کیږي:
- د تولید لوړ پیچلتیا؛
- لوړ لګښت؛
- د صنعتي اکمالاتي سلسلې محدودیت.
پایله
د ډیفیوژن فرنس ټیوب د سیمیکمډکټر تولید کې یو مهم مګر ډیری وختونه کم اټکل شوی جز دی. د دې مواد مستقیم تاثیر کوي:
- د ویفر حاصل؛
- د پروسې ثبات؛
- د ذراتو فعالیت؛
- د تجهیزاتو ژوند.
اوس مهال:
کوارټز ټیوبونهد دوی د استثنایی پاکوالي او پختوالي له امله د دودیزو اکسیډیشن او خپریدو پروسو باندې تسلط لري.
د سي سي ټیوبونهد راتلونکي نسل سیمیکمډکټر غوښتنلیکونو لپاره پرمختللي حرارتي وړتیا چمتو کوي.
د الومینا او سیلیکون نایټرایډ ټیوبونه د لوړ تودوخې ځانګړي غوښتنلیکونه وړاندې کوي چیرې چې میخانیکي فعالیت ته لومړیتوب ورکول کیږي.
لکه څنګه چې د سیمیکمډکټر تولید د لوړې تودوخې، لویو ویفرونو او پراخه بینډ ګیپ وسیلو په لور دوام لري، د سیرامیک فرنس ټیوب پرمختللي مواد به د راتلونکي سیمیکمډکټر پروسې تجهیزاتو کې په زیاتیدونکي توګه مهم رول ولوبوي.
د پوسټ وخت: جولای-۲۴-۲۰۲۶