د اپیتیکسیل طبقه یو ځانګړی واحد کرسټال پتلی فلم دی چې د اپیتیکسیل پروسې له لارې په ویفر سبسټریټ کې کرل کیږي؛ د سبسټریټ ویفر او اپیتیکسیل فلم په ګډه د اپیتیکسیل ویفر په نوم یادیږي. د دې په مینځ کې، د سیلیکون کاربایډ ایپیتیکسیل طبقه په یو کنډکټیو سیلیکون کاربایډ سبسټریټ کې وده کول یو همجنس سیلیکون کاربایډ ایپیتیکسیل ویفر تولیدوي، کوم چې نور د بریښنا وسیلو لکه Schottky diodes، MOSFETs، او IGBTs کې جوړ کیدی شي. ترټولو پراخه کارول شوی سبسټریټ ډول 4H-SiC سبسټریټ دی.
څرنګه چې تقریبا ټول وسایل په اپیتیکسیل طبقو جوړ شوي دي، د اپیتیکسیل طبقې کیفیت د وسایلو په فعالیت باندې د پام وړ اغیزه لري. په هرصورت، د اپیتیکسیل طبقې کیفیت د کرسټال او سبسټریټ پروسس کولو لخوا اغیزمن کیږي، دا په صنعت کې په یوه مهم پړاو کې ځای په ځای کوي او د هغې په پراختیا کې مهم رول لوبوي.
د سیلیکون کاربایډ اپیتیکسیل طبقو د چمتو کولو لپاره لومړني میتودونه عبارت دي له: د بخار زیرمه کول؛ د مایع مرحله ایپیتیکسي (LPE)؛ مالیکولر بیم ایپیتیکسي (MBE)؛ او کیمیاوي بخار زیرمه کول (CVD). د دې په منځ کې، د کیمیاوي بخار زیرمه کول (CVD) د 4H-SiC همجنسي ایپیتیکسي لپاره ترټولو پراخه کارول شوې میتود دی. 4H-SiC CVD ایپیتیکسي معمولا د CVD تجهیزات کاروي، کوم چې د لوړې ودې تودوخې لاندې د 4H-SiC کرسټال جوړښت دوام ډاډمن کوي.
په CVD تجهیزاتو کې، سبسټریټ په مستقیم ډول د فلزي سطحې په سر کې نه شي کیښودل کیدی یا په ساده ډول د اپیټیکسیل زیرمو لپاره په اساس کې کیښودل کیدی شي، ځکه چې پدې کې مختلف اغیزمن عوامل شامل دي لکه د ګاز جریان لوري (افقي، عمودي)، تودوخه، فشار، فکسیشن، او د ذراتو له توییدو څخه ککړتیا. له همدې امله، د ملاتړ اساس ته اړتیا ده؛ سبسټریټ په ټری کې کیښودل کیږي، او بیا د اپیټیکسیل زیرمو د CVD ټیکنالوژۍ په کارولو سره په سبسټریټ کې ترسره کیږي. دا ملاتړ اساس د SiC پوښل شوی ګرافایټ اساس دی.
د اصلي برخې په توګه، د ګرافایټ سبسټریټ لوړ ځانګړي ځواک او ځانګړي ماډلونه، او همدارنګه د ښه تودوخې شاک او د زنګ وهلو مقاومت لري. په هرصورت، د تولید په جریان کې، ګرافایټ د زنګ وهلو ګازونو او پاتې عضوي میټالیک مرکباتو له امله د زنګ وهلو او پوډر شیډنګ سره مخ کیږي، چې د سبسټریټ خدمت ژوند د پام وړ کموي. په ورته وخت کې، د شیډ ګرافایټ پوډر کولی شي چپس ککړ کړي. د سیلیکون کاربایډ ایپیټیکسیل ویفرونو په تولید کې، د ګرافایټ موادو لپاره د تل سختو اړتیاو پوره کول په زیاتیدونکي توګه ستونزمن شوي، چې د دوی پراختیا او عملي غوښتنلیک په جدي توګه محدودوي. په پایله کې،د پوښښ ټیکنالوژيد حل لارې په توګه راڅرګند شوی دی.
د سیمیکمډکټر صنعت کې د SiC کوټینګ ګټې
د پوښونو فزیکي او کیمیاوي ځانګړتیاوې باید د لوړې تودوخې او زنګ وهلو مقاومت لپاره سخت اړتیاوې پوره کړي، ځکه چې دا په مستقیم ډول د محصول حاصل او عمر اغیزه کوي. د SiC مواد لوړ ځواک، لوړ سختۍ، د تودوخې پراختیا ټیټ ضریب، او غوره حرارتي چالکتیا لري، چې دا د لوړ تودوخې ساختماني او سیمیکمډکټر موادو لپاره یو مهم مواد جوړوي. کله چې د ګرافایټ سبسټریټ باندې تطبیق شي، د هغې ګټې پدې کې شاملې دي:
۱) SiC د زنګ په وړاندې مقاومت لري او کولی شي د ګرافایټ سبسټریټ په بشپړ ډول پوښ کړي. د دې لوړ کثافت د زنګ وهونکو ګازونو څخه د زیان مخه نیسي.
۲) SiC لوړ حرارتي چالکتیا او د ګرافایټ سبسټریټ سره قوي اړیکې ځواک لري، ډاډ ترلاسه کوي چې کوټینګ حتی د لوړې او ټیټې تودوخې تکرار دورې وروسته هم روغ پاتې کیږي.
۳) SiC غوره کیمیاوي ثبات لري، چې د لوړې تودوخې، زنګ وهونکي اتموسفیر کې د کوټینګ ناکامۍ مخه نیسي.
سربېره پردې، د مختلفو موادو څخه جوړ شوي اپیتیکسیل فرنسونه د ځانګړو فعالیت مشخصاتو سره د ګرافایټ ټریونو ته اړتیا لري. د ګرافایټ موادو د تودوخې پراخولو ضخامت باید د اپیتیکسیل فرنس د ودې تودوخې سره مطابقت ولري. د مثال په توګه، څرنګه چې د سیلیکون کاربایډ ایپیتیکسي لپاره د ودې تودوخه لوړه ده، نو د تودوخې پراخولو ضخامت سره د لوړې درجې ټریونو ته اړتیا ده. د SiC د تودوخې پراخولو ضخامت د ګرافایټ څخه ډیر لږ توپیر لري، دا د ګرافایټ سبسټریټ سطحې پوښلو لپاره غوره مواد جوړوي.
SiC په څو کرسټال بڼو کې شتون لري، چې تر ټولو عام یې اوس مهال 3C، 4H، او 6H ډولونه دي، چې هر یو یې مختلف غوښتنلیکونه وړاندې کوي. د مثال په توګه، 4H-SiC د لوړ ځواک وسیلو جوړولو لپاره کارول کیږي؛ 6H-SiC خورا باثباته دی او د آپټو الیکترونیکي وسیلو جوړولو لپاره کارول کیږي؛ او 3C-SiC، د GaN سره د جوړښتي ورته والي له امله، د SiC-GaN RF وسیلو جوړولو لپاره د GaN ایپیټیکسیل پرتونو تولید لپاره کارول کیږي. 3C-SiC ته عموما β-SiC هم ویل کیږي. د β-SiC کلیدي غوښتنلیک د پتلي فلم او کوټینګ موادو په توګه دی؛ په پایله کې، β-SiC اوس مهال د کوټینګ لپاره کارول شوي لومړني مواد دي.
د سیمیکمډکټر تولید کې د عام مصرف وړ په توګه، د SiC پوښښونه په عمده توګه د سبسټریټ چمتو کولو، ایپیټیکسي، اکسیډیشن او خپریدو، ایچینګ، او ایون امپلانټیشن په څیر پروسو کې کارول کیږي. د پوښښ فزیکي او کیمیاوي ملکیتونه باید د لوړ تودوخې مقاومت او د زنګ مقاومت لپاره سخت اړتیاوې پوره کړي، ځکه چې دا په مستقیم ډول د محصول حاصل او عمر اغیزه کوي. په پایله کې، د SiC پوښښونو چمتو کول خورا مهم دي.
د سیلیکون کاربایډ پوښونو چمتو کولو پروسه
اوس مهال، د SiC کوټینګونو چمتو کولو لپاره لومړني میتودونه د سول-جیل میتود، د سرایت کولو میتود، د برش کوټینګ، پلازما سپری کول، د کیمیاوي بخار تعامل (CVR)، او د کیمیاوي بخار زیرمه کول (CVD) شامل دي.
د ځای پر ځای کولو طریقه
دا طریقه د لوړ تودوخې جامد حالت سینټرینګ یو ډول دی. دا په عمده توګه د سیلیکون (Si) پوډر او کاربن (C) پوډر مخلوط د سرایت کولو پوډر په توګه کاروي. د ګرافایټ سبسټریټ د سرایت کولو پوډر دننه ځای په ځای کیږي او په لوړه تودوخه کې په غیر فعال ګاز فضا کې سینټر کیږي، په نهایت کې د ګرافایټ سبسټریټ په سطحه د SiC کوټینګ جوړوي. دا طریقه یو ساده پروسه او د پوښ او سبسټریټ ترمنځ ښه چپکونکی ځانګړتیا لري؛ په هرصورت، پوښ د ضخامت په لور ضعیف یووالي ښیې او د ډیری سوریو رامینځته کیدو ته لیواله دی، چې پایله یې د اکسیډیشن ضعیف مقاومت دی.
د برش پوښ کولو طریقه
د برش د پوښ کولو طریقه په عمده توګه د ګرافایټ سبسټریټ سطحې ته د مایع خامو موادو پلي کول شامل دي، وروسته د موادو درملنه په ځانګړي تودوخې کې د پوښ جوړولو لپاره ترسره کیږي. دا طریقه ساده او ارزانه ده؛ په هرصورت، پایله لرونکی پوښ د سبسټریټ سره ضعیف چپکونکی، ضعیف یووالي، او د ټیټ اکسیډیشن مقاومت سره نسبتا پتلی دی، چې اضافي میتودونو ته اړتیا لري.
د پلازما سپری کولو طریقه
د پلازما سپری کولو طریقه د پلازما ټوپک کارول شامل دي ترڅو د ګرافایټ سبسټریټ په سطحه د پړسوب یا نیمه پړسوب شوي خام مواد سپری کړي، کوم چې بیا کلک کیږي او د پوښ جوړولو لپاره تړل کیږي. دا طریقه د چلولو لپاره ساده ده او کولی شي نسبتا کثافت سیلیکون کاربایډ پوښونه تولید کړي؛ په هرصورت، پایله لرونکي پوښونه ډیری وختونه ډیر پتلي وي، چې د ضعیف اکسیډیشن مقاومت لامل کیږي. له همدې امله، دا عموما د پوښ کیفیت ښه کولو لپاره د SiC مرکب پوښونو چمتو کولو کې کارول کیږي.
د جیل-سول طریقه
د جیل-سول طریقه په عمده توګه د سبسټریټ سطح پوښلو لپاره د یونیفورم، شفاف سول محلول چمتو کول شامل دي. په جیل کې د وچیدو وروسته، مواد د پوښ جوړولو لپاره سینټر کیږي. دا طریقه د کارولو لپاره ساده او نسبتا ټیټ لګښت لري؛ په هرصورت، پایله لرونکي پوښونه د ټیټ حرارتي شاک مقاومت او د درزیدو تمایل په څیر نیمګړتیاو څخه رنځ وړي، چې د دوی پراخه کارول محدودوي.
د کیمیاوي بخار تعامل (CVR) طریقه
CVR په عمده توګه د Si او SiO₂ پوډرونو څخه کار اخلي ترڅو په لوړه تودوخه کې SiO₂ بخار تولید کړي، چې د Si سبسټریټ په سطحه د کیمیاوي تعاملاتو لړۍ رامینځته کوي ترڅو د SiC کوټینګ جوړ کړي. د دې میتود لخوا تولید شوی SiC کوټینګ د سبسټریټ سره په کلکه تړل کیږي؛ په هرصورت، د عکس العمل تودوخه لوړه ده، او لګښت هم نسبتا لوړ دی.
د کیمیاوي بخاراتو زیرمه (CVD)
CVD اوس مهال د سبسټریټ سطحو باندې د SiC پوښښونو چمتو کولو لپاره لومړنۍ ټیکنالوژي ده. اصلي پروسه کې د ګازي تعامل کونکو او سبسټریټ سطحې ترمنځ د فزیکو کیمیکل تعاملاتو لړۍ شامله ده، چې په پایله کې د SiC پوښښ زیرمه کیږي. د CVD ټیکنالوژۍ لخوا تولید شوي SiC پوښښونه د سبسټریټ سطحې سره په کلکه تړلي دي او کولی شي په مؤثره توګه د سبسټریټ موادو اکسیډیشن مقاومت او خلاصون مقاومت ښه کړي؛ په هرصورت، دا طریقه نسبتا اوږده زیرمه کولو وخت ته اړتیا لري، او د تعامل ګازونه ځینې زهرجن اجزا لري.
په سي سي کوټینګونو کې رجحانات
د سي سي کوټینګونه په عمده توګه د نیمه کنډکټر تولید کې د مصرفي توکو په توګه کارول کیږي، د فعالیت کلیدي معیارونه پکې شامل دي په شمول د کوټینګ یووالي، د تودوخې پراختیا ضخامت، او د تودوخې چالکتیا. پداسې حال کې چې په چین کې د سي سي کوټینګونو لپاره د پام وړ کورني غوښتنه شتون لري، ټیکنالوژي لاهم ناپاکه پاتې ده. په بهر کې، یوازې یو امریکایی شرکت پدې برخه کې فعالیت کوي، او د هغې محصولات نسبتا ګران دي.
کرسټال کښتۍهغه مصرفي توکي دي چې د اپیټیکسیل تولید کې کارول کیږي چې کولی شي د SiC پوښل شوي ګرافایټ ځای ونیسي، که څه هم د بازار حجم کوچنی دی. بل د TaC پوښل شوي ګرافایټ دی، کوم چې د بې کاره ګرافایټ یا SiC پوښل شوي ګرافایټ په پرتله غوره کیمیاوي زنګ مقاومت وړاندې کوي، مګر دا په ممنوعه توګه ګران دی او لاهم د پراختیا په لومړیو مرحلو کې دی. اوس مهال، کورني شرکتونه لکهLiufang سیمی کنډکټر, سیمیسیرا، اود ویټیک سیمیکمډکټر شرکتپه دې برخه کې په R&D کې بوخت دي.
د پوسټ وخت: می-۲۰-۲۰۲۶