එපිටැක්සියල් ස්ථරයක් යනු එපිටැක්සියල් ක්‍රියාවලියක් හරහා වේෆර් උපස්ථරයක් මත වගා කරන ලද නිශ්චිත තනි-ස්ඵටික තුනී පටලයකි; උපස්ථර වේෆර් සහ එපිටැක්සියල් පටලය සාමූහිකව එපිටැක්සියල් වේෆර් ලෙස හැඳින්වේ. මේවා අතර, සන්නායක සිලිකන් කාබයිඩ් උපස්ථරයක් මත සිලිකන් කාබයිඩ් එපිටැක්සියල් ස්ථරයක් වැඩීමෙන් සමජාතීය සිලිකන් කාබයිඩ් එපිටැක්සියල් වේෆරයක් නිපදවන අතර එය ෂොට්කි ඩයෝඩ, MOSFET සහ IGBT වැනි බල උපාංග බවට තවදුරටත් නිපදවිය හැකිය. බහුලව භාවිතා වන උපස්ථර වර්ගය වන්නේ 4H-SiC උපස්ථරයයි.
සියලුම උපාංග පාහේ එපිටැක්සියල් ස්ථර මත නිපදවා ඇති බැවින්, එපිටැක්සියල් ස්ථරයේ ගුණාත්මකභාවය උපාංග ක්‍රියාකාරිත්වයට සැලකිය යුතු බලපෑමක් ඇති කරයි. කෙසේ වෙතත්, එපිටැක්සියල් ස්ථරයේ ගුණාත්මකභාවය ස්ඵටික සහ උපස්ථර සැකසුම් මගින් බලපාන අතර, එය කර්මාන්තයේ තීරණාත්මක සන්ධිස්ථානයක තබා එහි සංවර්ධනයේ ප්‍රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
සිලිකන් කාබයිඩ් එපිටැක්සියල් ස්ථර සකස් කිරීම සඳහා වන ප්‍රාථමික ක්‍රම අතරට: වාෂ්ප තැන්පත් වීම; ද්‍රව අවධි එපිටැක්සි (LPE); අණුක කදම්භ එපිටැක්සි (MBE); සහ රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් වීම (CVD). මේවා අතර, රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් වීම (CVD) 4H-SiC සමජාතීය එපිටැක්සි සඳහා බහුලව භාවිතා වන ක්‍රමයයි. 4H-SiC CVD එපිටැක්සි සාමාන්‍යයෙන් CVD උපකරණ භාවිතා කරයි, එමඟින් ඉහළ වර්ධන උෂ්ණත්ව යටතේ 4H-SiC ස්ඵටික ව්‍යුහයේ අඛණ්ඩතාව සහතික කෙරේ.
CVD උපකරණවල, උපස්ථරය ලෝහ මතුපිටක් මත කෙලින්ම තැබීමට හෝ එපිටැක්සියල් තැන්පත් කිරීම සඳහා පදනමක් මත සරලව තැබිය නොහැක, මන්ද මෙයට වායු ප්‍රවාහ දිශාව (තිරස්, සිරස්), උෂ්ණත්වය, පීඩනය, සවි කිරීම සහ අංශු වැගිරීමෙන් දූෂණය වීම වැනි විවිධ බලපෑම් කරන සාධක ඇතුළත් වේ. එබැවින්, ආධාරක පදනමක් අවශ්‍ය වේ; උපස්ථරය තැටියක් මත තබා ඇති අතර, පසුව CVD තාක්ෂණය භාවිතයෙන් උපස්ථරය මත එපිටැක්සියල් තැන්පත් කිරීම සිදු කෙරේ. මෙම ආධාරක පදනම SiC-ආලේපිත මිනිරන් පදනමකි.
මූලික අංගයක් ලෙස, මිනිරන් උපස්ථරය ඉහළ නිශ්චිත ශක්තියක් සහ නිශ්චිත මාපාංකයක් මෙන්ම හොඳ තාප කම්පනයක් සහ විඛාදන ප්‍රතිරෝධයක් දක්වයි. කෙසේ වෙතත්, නිෂ්පාදනය අතරතුර, මිනිරන් විඛාදන වායූන් සහ අවශේෂ කාබනික ලෝහ සංයෝග හේතුවෙන් විඛාදනයට හා කුඩු වැගිරීමට ලක් වන අතර එමඟින් උපස්ථරයේ සේවා කාලය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වේ. ඒ සමඟම, ෂෙඩ් මිනිරන් කුඩු චිප්ස් දූෂණය කළ හැකිය. සිලිකන් කාබයිඩ් එපිටැක්සියල් වේෆර් නිෂ්පාදනයේදී, මිනිරන් ද්‍රව්‍ය සඳහා නිරන්තරයෙන් දැඩි වන අවශ්‍යතා සපුරාලීම වඩ වඩාත් දුෂ්කර වී ඇති අතර, ඒවායේ සංවර්ධනය සහ ප්‍රායෝගික භාවිතය දැඩි ලෙස සීමා කරයි. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස,ආලේපන තාක්ෂණයවිසඳුමක් ලෙස මතු වී තිබේ.
අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ SiC ආලේපනවල වාසි
ආලේපනවල භෞතික හා රසායනික ගුණාංග ඉහළ උෂ්ණත්ව හා විඛාදන ප්‍රතිරෝධය සඳහා දැඩි අවශ්‍යතා සපුරාලිය යුතුය, මන්ද මේවා නිෂ්පාදන අස්වැන්න හා ආයු කාලය සෘජුවම බලපායි. SiC ද්‍රව්‍යයේ ඉහළ ශක්තියක්, ඉහළ දෘඪතාවයක්, තාප ප්‍රසාරණයේ අඩු සංගුණකයක් සහ විශිෂ්ට තාප සන්නායකතාවක් ඇති අතර එමඟින් එය තීරණාත්මක ඉහළ උෂ්ණත්ව ව්‍යුහාත්මක සහ අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යයක් බවට පත් කරයි. මිනිරන් උපස්ථර සඳහා යොදන විට, එහි වාසි අතර:
1) SiC විඛාදනයට ඔරොත්තු දෙන අතර මිනිරන් උපස්ථරය සම්පූර්ණයෙන්ම ආවරණය කළ හැකිය. එහි අධික ඝනත්වය විඛාදන වායූන්ගෙන් සිදුවන හානිය වළක්වයි.
2) SiC හි ඉහළ තාප සන්නායකතාවක් සහ ග්‍රැෆයිට් උපස්ථරය සමඟ ශක්තිමත් බන්ධන ශක්තියක් ඇති අතර, නැවත නැවත ඉහළ-අඩු උෂ්ණත්ව චක්‍රවලින් පසුව පවා ආලේපනය නොවෙනස්ව පවතින බව සහතික කරයි.
3) SiC විශිෂ්ට රසායනික ස්ථායිතාවයක් ඇති අතර, ඉහළ උෂ්ණත්ව, විඛාදන වායුගෝලවල ආලේපන අසාර්ථක වීම වළක්වයි.
තවද, විවිධ ද්‍රව්‍ය වලින් සාදන ලද එපිටැක්සියල් උදුන් සඳහා නිශ්චිත කාර්ය සාධන පිරිවිතරයන් සහිත ග්‍රැෆයිට් තැටි අවශ්‍ය වේ. ග්‍රැෆයිට් ද්‍රව්‍යයේ තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය එපිටැක්සියල් උදුනේ වර්ධන උෂ්ණත්වයට අනුකූල විය යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස, සිලිකන් කාබයිඩ් එපිටැක්සි සඳහා වර්ධන උෂ්ණත්වය ඉහළ බැවින්, තාප ප්‍රසාරණ සංගුණක ගැලපීමේ ඉහළ මට්ටමක් සහිත තැටි අවශ්‍ය වේ. SiC හි තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය ග්‍රැෆයිට් වලට වඩා ඉතා සුළු වශයෙන් වෙනස් වන අතර, එය ග්‍රැෆයිට් උපස්ථරවල මතුපිට ආලේප කිරීම සඳහා වඩාත් කැමති ද්‍රව්‍යය බවට පත් කරයි.
SiC බහු ස්ඵටික ආකාරවලින් පවතින අතර, වර්තමානයේ වඩාත් සුලභ වන්නේ 3C, 4H සහ 6H වර්ග වන අතර, ඒ සෑම එකක්ම විවිධ යෙදුම් සඳහා සේවය කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, 4H-SiC අධි බලැති උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීමට භාවිතා කරයි; 6H-SiC වඩාත්ම ස්ථායී වන අතර එය දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීමට භාවිතා කරයි; සහ GaN සමඟ එහි ව්‍යුහාත්මක සමානකම නිසා 3C-SiC, SiC-GaN RF උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා GaN එපිටැක්සියල් ස්ථර නිෂ්පාදනය කිරීමට භාවිතා කරයි. 3C-SiC සාමාන්‍යයෙන් β-SiC ලෙසද හැඳින්වේ. β-SiC හි ප්‍රධාන යෙදුමක් වන්නේ තුනී පටල සහ ආලේපන ද්‍රව්‍යයක් ලෙසය; එබැවින්, β-SiC වර්තමානයේ ආලේපන සඳහා භාවිතා කරන ප්‍රාථමික ද්‍රව්‍යය වේ.
අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේ පොදු පරිභෝජන ද්‍රව්‍යයක් ලෙස, SiC ආලේපන ප්‍රධාන වශයෙන් උපස්ථර සකස් කිරීම, එපිටැක්සි, ඔක්සිකරණය සහ විසරණය, කැටයම් කිරීම සහ අයන බද්ධ කිරීම වැනි ක්‍රියාවලීන්හි භාවිතා වේ. ආලේපනයේ භෞතික හා රසායනික ගුණාංග ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්‍රතිරෝධය සහ විඛාදන ප්‍රතිරෝධය සඳහා දැඩි අවශ්‍යතා සපුරාලිය යුතුය, මන්ද මේවා නිෂ්පාදන අස්වැන්න සහ ආයු කාලය සෘජුවම බලපායි. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, SiC ආලේපන සකස් කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.
සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපන සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය
වර්තමානයේ, SiC ආලේපන සකස් කිරීමේ ප්‍රාථමික ක්‍රම අතරට සොල්-ජෙල් ක්‍රමය, කාවැද්දීමේ ක්‍රමය, බුරුසු ආලේපනය, ප්ලාස්මා ඉසීම, රසායනික වාෂ්ප ප්‍රතික්‍රියාව (CVR) සහ රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් වීම (CVD) ඇතුළත් වේ.
කාවැද්දීමේ ක්‍රමය
මෙම ක්‍රමය අධි-උෂ්ණත්ව ඝන-තත්ව සින්ටර් කිරීමේ වර්ගයකි. එය ප්‍රධාන වශයෙන් සිලිකන් (Si) කුඩු සහ කාබන් (C) කුඩු මිශ්‍රණයක් කාවැද්දීමේ කුඩු ලෙස භාවිතා කරයි. ග්‍රැෆයිට් උපස්ථරයක් කාවැද්දීමේ කුඩු තුළ තබා නිෂ්ක්‍රීය වායු වායුගෝලයක ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී සින්ටර් කර, අවසානයේ ග්‍රැෆයිට් උපස්ථරයේ මතුපිට SiC ආලේපනයක් සාදයි. මෙම ක්‍රමය සරල ක්‍රියාවලියක් සහ ආලේපනය සහ උපස්ථරය අතර හොඳ ඇලීමක් දක්වයි; කෙසේ වෙතත්, ආලේපනය ඝණකම දිශාව ඔස්සේ දුර්වල ඒකාකාරිත්වයක් පෙන්නුම් කරන අතර බොහෝ සිදුරු වර්ධනය වීමට නැඹුරු වන අතර එමඟින් දුර්වල ඔක්සිකරණ ප්‍රතිරෝධයක් ඇති වේ.
බුරුසු ආලේපන ක්‍රමය
බුරුසු ආලේපන ක්‍රමයට ප්‍රධාන වශයෙන් ග්‍රැෆයිට් උපස්ථරයේ මතුපිටට ද්‍රව අමුද්‍රව්‍ය යෙදීම ඇතුළත් වන අතර, පසුව ආලේපනය සෑදීම සඳහා නිශ්චිත උෂ්ණත්වයකදී ද්‍රව්‍යය සුව කිරීම සිදු කෙරේ. මෙම ක්‍රමය සරල හා ලාභදායී වේ; කෙසේ වෙතත්, ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන ආලේපනය උපස්ථරයට දුර්වල ඇලීම, දුර්වල ඒකාකාරිත්වය පෙන්නුම් කරන අතර අඩු ඔක්සිකරණ ප්‍රතිරෝධයක් සහිත සාපේක්ෂව තුනී වන අතර, අතිරේක ක්‍රම අවශ්‍ය වේ.
ප්ලාස්මා ඉසීමේ ක්‍රමය
ප්ලාස්මා ඉසීමේ ක්‍රමයට ප්ලාස්මා තුවක්කුවක් භාවිතා කර උණු කළ හෝ අර්ධ වශයෙන් උණු කළ අමුද්‍රව්‍ය ග්‍රැෆයිට් උපස්ථරයේ මතුපිටට ඉසීම ඇතුළත් වන අතර, එය ඝන වී බන්ධනය වී ආලේපනයක් සාදයි. මෙම ක්‍රමය ක්‍රියාත්මක කිරීමට සරල වන අතර සාපේක්ෂව ඝන සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපන නිපදවිය හැකිය; කෙසේ වෙතත්, ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන ආලේපන බොහෝ විට ඉතා තුනී වන අතර එමඟින් ඔක්සිකරණ ප්‍රතිරෝධය දුර්වල වේ. එබැවින්, ආලේපන ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා SiC සංයුක්ත ආලේපන සකස් කිරීමේදී එය සාමාන්‍යයෙන් භාවිතා වේ.
ජෙල්-සෝල් ක්‍රමය
ජෙල්-සොල් ක්‍රමයට ප්‍රධාන වශයෙන් උපස්ථර මතුපිට ආලේප කිරීම සඳහා ඒකාකාර, විනිවිද පෙනෙන සොල් ද්‍රාවණයක් සකස් කිරීම ඇතුළත් වේ. ජෙල් බවට වියළීමෙන් පසු, ද්‍රව්‍යය ආලේපනය සෑදීමට සින්ටර් කරනු ලැබේ. මෙම ක්‍රමය ක්‍රියාත්මක කිරීමට සරල වන අතර සාපේක්ෂව අඩු වියදම් වේ; කෙසේ වෙතත්, ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන ආලේපන අඩු තාප කම්පන ප්‍රතිරෝධය සහ ඉරිතැලීමේ ප්‍රවණතාව වැනි අඩුපාඩු වලින් පීඩා විඳිති, එමඟින් ඒවායේ පුළුල් යෙදුම සීමා වේ.
රසායනික වාෂ්ප ප්‍රතික්‍රියා (CVR) ක්‍රමය
CVR ප්‍රධාන වශයෙන් Si සහ SiO₂ කුඩු භාවිතා කර ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී SiO₂ වාෂ්ප ජනනය කරයි, එමඟින් SiC ආලේපනයක් සෑදීමට Si උපස්ථරයේ මතුපිට රසායනික ප්‍රතික්‍රියා මාලාවක් අවුලුවනු ලැබේ. මෙම ක්‍රමය මඟින් නිපදවන SiC ආලේපනය උපස්ථරයට තදින් බන්ධනය වේ; කෙසේ වෙතත්, ප්‍රතික්‍රියා උෂ්ණත්වය ඉහළ වන අතර පිරිවැය ද සාපේක්ෂව ඉහළ ය.
රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් වීම (CVD)
උපස්ථර මතුපිට මත SiC ආලේපන සකස් කිරීම සඳහා CVD දැනට ප්‍රාථමික තාක්ෂණය වේ. ප්‍රධාන ක්‍රියාවලියට වායුමය ප්‍රතික්‍රියාකාරක සහ උපස්ථර මතුපිට අතර භෞතික රසායනික ප්‍රතික්‍රියා මාලාවක් ඇතුළත් වන අතර, අවසානයේ SiC ආලේපනයක් තැන්පත් වේ. CVD තාක්ෂණයෙන් නිපදවන SiC ආලේපන උපස්ථර මතුපිටට තදින් බන්ධනය වන අතර උපස්ථර ද්‍රව්‍යයේ ඔක්සිකරණ ප්‍රතිරෝධය සහ ඉවත් කිරීමේ ප්‍රතිරෝධය ඵලදායී ලෙස වැඩි දියුණු කළ හැකිය; කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්‍රමයට සාපේක්ෂව දිගු තැන්පත් කිරීමේ කාලයක් අවශ්‍ය වන අතර, ප්‍රතික්‍රියා වායූන් තුළ ඇතැම් විෂ සහිත සංරචක අඩංගු වේ.
SiC ආලේපනවල ප්‍රවණතා
SiC ආලේපන ප්‍රධාන වශයෙන් අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේ පරිභෝජන ද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කරන අතර, ආලේපන ඒකාකාරිත්වය, තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය සහ තාප සන්නායකතාවය ඇතුළු ප්‍රධාන කාර්ය සාධන මිනුම් ඇත. චීනයේ SiC ආලේපන සඳහා සැලකිය යුතු දේශීය ඉල්ලුමක් පවතින අතර, තාක්ෂණය තවමත් නොමේරූ මට්ටමක පවතී. විදේශයන්හි, මෙම ක්ෂේත්‍රයේ ක්‍රියාත්මක වන්නේ එක් එක්සත් ජනපද සමාගමක් පමණක් වන අතර එහි නිෂ්පාදන සාපේක්ෂව මිල අධිකය.
ස්ඵටික බෝට්ටුවෙළඳපල පරිමාව කුඩා වුවද, SiC-ආලේපිත මිනිරන් ප්‍රතිස්ථාපනය කළ හැකි එපිටැක්සියල් නිෂ්පාදනයේදී භාවිතා කරන පරිභෝජන ද්‍රව්‍ය වේ. ඊළඟට TaC-ආලේපිත මිනිරන් වන අතර එය හිස් මිනිරන් හෝ SiC-ආලේපිත මිනිරන් වලට වඩා හොඳ රසායනික විඛාදන ප්‍රතිරෝධයක් ලබා දෙයි, නමුත් එය අධික ලෙස මිල අධික වන අතර තවමත් සංවර්ධනයේ මුල් අවධියේ පවතී. වර්තමානයේ, වැනි දේශීය සමාගම්Liufang අර්ධ සන්නායක, සෙමිසෙරා, සහVetek අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනමෙම ක්ෂේත්‍රයේ පර්යේෂණ සහ සංවර්ධන කටයුතුවල නියැලී සිටිති.
පළ කිරීමේ කාලය: මැයි-20-2026