සික්විශාල කලාප පරතරය, ඉහළ තාප සන්නායකතාවය, ඉහළ තීරණාත්මක බිඳවැටීමේ ක්ෂේත්ර ශක්තිය සහ ඉහළ ඉලෙක්ට්රෝන සන්තෘප්ත ප්ලාවිත අනුපාතය යන ලක්ෂණ ඇත. එයට ඉහළ උෂ්ණත්වය, අධි පීඩනය, ඉහළ සංඛ්යාත සහ ඉහළ බල තත්වයන් යටතේ යෙදුම් අවශ්යතා සපුරාලිය හැකිය. එය නව බලශක්ති වාහන, ප්රකාශ වෝල්ටීයතා, කාර්මික පාලනය, ගුවන් විදුලි සංඛ්යාත සන්නිවේදනය සහ අනෙකුත් ක්ෂේත්රවල බහුලව භාවිතා කළ හැකිය. අදාළ කර්මාන්තවල වේගවත් සංවර්ධනයත් සමඟ, සිලිකන් කාබයිඩ් මගින් නියෝජනය වන තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක වෙළඳපොළ නව අවස්ථා උදා කර ඇත.
ස්ඵටික වර්ධනය සිලිකන් කාබයිඩ් උපස්ථර නිෂ්පාදනයේ මූලික සම්බන්ධකය වන අතර මූලික උපකරණ ස්ඵටික වර්ධන උදුන වේ. සාම්ප්රදායික ස්ඵටික සිලිකන්-ශ්රේණියේ ස්ඵටික වර්ධන උදුන් වලට සමානව, උදුන ව්යුහය එතරම් සංකීර්ණ නොවේ. එය ප්රධාන වශයෙන් උදුන ශරීරය, තාපන පද්ධතිය, දඟර සම්ප්රේෂණ යාන්ත්රණය, රික්ත අත්පත් කර ගැනීම සහ මිනුම් පද්ධතිය, වායු මාර්ග පද්ධතිය, සිසිලන පද්ධතිය, පාලන පද්ධතිය ආදියෙන් සමන්විත වේ. තාප ක්ෂේත්රය සහ ක්රියාවලි තත්වයන් සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික ගුණාත්මකභාවය, ප්රමාණය, සන්නායකතාවය සහ අනෙකුත් ප්රධාන දර්ශකවල ප්රධාන දර්ශක තීරණය කරයි.
Ⅰ. සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික වර්ධන තාක්ෂණයේ දුෂ්කරතා
සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික වර්ධනයේ උෂ්ණත්වය ඉතා ඉහළ වන අතර එය නිරීක්ෂණය කළ නොහැක, එබැවින් ප්රධාන දුෂ්කරතාවය ක්රියාවලිය තුළම පවතී:
(1)තාප ක්ෂේත්රය පාලනය කිරීමේ අපහසුතාව: සංවෘත ඉහළ-උෂ්ණත්ව කුහරය නිරීක්ෂණය කිරීම දුෂ්කර සහ පාලනය කළ නොහැකි ය. සාම්ප්රදායික සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රාවණ-ඇද ගන්නා ලද ස්ඵටික වර්ධන උපකරණ මෙන් නොව, ඉහළ මට්ටමේ ස්වයංක්රීයකරණයක් ඇති සහ ස්ඵටික වර්ධන ක්රියාවලිය නිරීක්ෂණය කිරීමට, පාලනය කිරීමට සහ සකස් කිරීමට හැකි වන අතර, සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික 2,000°C ට වැඩි ඉහළ උෂ්ණත්ව පරිසරයක සංවෘත අවකාශයක වර්ධනය වන අතර, නිෂ්පාදනය අතරතුර වර්ධන උෂ්ණත්වය නිශ්චිතව පාලනය කළ යුතු අතර, එමඟින් උෂ්ණත්ව පාලනය දුෂ්කර වේ;
(2)ස්ඵටික ස්වරූපය පාලනය කිරීමේ අපහසුතාව: ක්ෂුද්ර පයිප්ප, බහුරූපී ඇතුළත් කිරීම්, විස්ථාපනයන් සහ අනෙකුත් දෝෂ වර්ධන ක්රියාවලියේදී සිදුවීමට ඉඩ ඇති අතර, ඒවා එකිනෙකට බලපාන අතර පරිණාමය වේ. ක්ෂුද්ර පයිප්ප (MP) යනු මයික්රෝන කිහිපයක සිට මයික්රෝන දස දහස් ගණනක ප්රමාණයකින් යුත් ආකාරයේ දෝෂ වන අතර ඒවා උපාංගවල මාරාන්තික දෝෂ වේ. සිලිකන් කාබයිඩ් තනි ස්ඵටිකවලට විවිධ ස්ඵටික ආකාර 200 කට වඩා ඇතුළත් වේ, නමුත් ස්ඵටික ව්යුහයන් කිහිපයක් පමණි (4H වර්ගය) නිෂ්පාදනය සඳහා අවශ්ය අර්ධ සන්නායක ද්රව්ය වේ. වර්ධන ක්රියාවලියේදී ස්ඵටික ආකාර පරිවර්තනය සිදුවීමට ඉඩ ඇති අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස බහුරූපී ඇතුළත් කිරීමේ දෝෂ ඇති වේ. එබැවින්, සිලිකන්-කාබන් අනුපාතය, වර්ධන උෂ්ණත්ව අනුක්රමය, ස්ඵටික වර්ධන වේගය සහ වායු ප්රවාහ පීඩනය වැනි පරාමිතීන් නිවැරදිව පාලනය කිරීම අවශ්ය වේ.
ඊට අමතරව, සිලිකන් කාබයිඩ් තනි ස්ඵටික වර්ධනයේ තාප ක්ෂේත්රයේ උෂ්ණත්ව අනුක්රමණයක් ඇති අතර, එය ස්ඵටික වර්ධන ක්රියාවලියේදී ස්වදේශීය අභ්යන්තර ආතතියට සහ එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස විස්ථාපනයට (බාසල් තල විස්ථාපනය BPD, ඉස්කුරුප්පු විස්ථාපනය TSD, දාර විස්ථාපනය TED) හේතු වන අතර එමඟින් පසුකාලීන එපිටැක්සි සහ උපාංගවල ගුණාත්මකභාවය සහ ක්රියාකාරිත්වයට බලපායි.
(3)දුෂ්කර තහනම් උත්තේජක පාලනය: දිශානුගත මාත්රණයක් සහිත සන්නායක ස්ඵටිකයක් ලබා ගැනීම සඳහා බාහිර අපද්රව්ය හඳුන්වාදීම දැඩි ලෙස පාලනය කළ යුතුය;
(4)මන්දගාමී වර්ධන වේගය: සිලිකන් කාබයිඩ් වර්ධන වේගය ඉතා මන්දගාමී ය. සාම්ප්රදායිකසිලිකන් ද්රව්යස්ඵටික දණ්ඩක් බවට පත්වීමට දින 3ක් පමණක් අවශ්ය වන අතර සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික දණ්ඩකට දින 7ක් අවශ්ය වේ. මෙය ස්වභාවිකවම සිලිකන් කාබයිඩ් නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාව අඩු කිරීමට සහ ඉතා සීමිත ප්රතිදානයකට මග පාදයි.
අනෙක් අතට, සිලිකන් කාබයිඩ් එපිටැක්සියල් වර්ධනයේ පරාමිතීන් අතිශයින් ඉල්ලුමක් ඇති අතර, උපකරණවල වාතය රහිත බව, ප්රතික්රියා කුටියේ වායු පීඩනයේ ස්ථායිතාව, වායු හඳුන්වාදීමේ කාලය නිවැරදිව පාලනය කිරීම, වායු අනුපාතයේ නිරවද්යතාවය සහ තැන්පත් වීමේ උෂ්ණත්වය දැඩි ලෙස කළමනාකරණය කිරීම ඇතුළත් වේ. විශේෂයෙන්, උපාංගයේ ඔරොත්තු දෙන වෝල්ටීයතා මට්ටම වැඩිදියුණු වීමත් සමඟ, එපිටැක්සියල් වේෆරයේ මූලික පරාමිතීන් පාලනය කිරීමේ දුෂ්කරතාවය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි වී ඇත.
ඊට අමතරව, එපිටැක්සියල් ස්ථරයේ ඝණකම වැඩිවීමත් සමඟ, ප්රතිරෝධකයේ ඒකාකාරිත්වය පාලනය කරන්නේ කෙසේද සහ දෝෂ ඝනත්වය අඩු කරන්නේ කෙසේද යන්න ඝනකම සහතික කරන අතරම තවත් ප්රධාන අභියෝගයක් වී ඇත. විද්යුත් පාලන පද්ධතිය තුළ, විවිධ පරාමිතීන් නිවැරදිව හා ස්ථායීව නියාමනය කළ හැකි බව සහතික කිරීම සඳහා ඉහළ නිරවද්යතා සංවේදක සහ ක්රියාකාරක ඒකාබද්ධ කිරීම අවශ්ය වේ. ඒ සමඟම, පාලන ඇල්ගොරිතමයේ ප්රශස්තිකරණය ද ඉතා වැදගත් වේ. ප්රතිපෝෂණ සංඥාවට අනුව තත්ය කාලීනව පාලන උපාය මාර්ගය සකස් කිරීමට එයට හැකි විය යුතුය.සිලිකන් කාබයිඩ් එපිටැක්සියල් වර්ධනයක්රියාවලිය.
Ⅱ සිලිකන් කාබයිඩ් උපස්ථර නිෂ්පාදනයේ ප්රධාන දුෂ්කරතා:
1. වර්ධන උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 2000 ට වඩා වැඩි වන අතර එය සිලිකන් වලට වඩා දෙගුණයක් වැඩිය.
2. ස්ඵටික වර්ධන කාලය තුළ ස්ඵටික දණ්ඩේ ඝණකම කුඩා වන අතර, 2cm සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික දණ්ඩක් දින 7 කින් වර්ධනය වේ.
3. ස්ඵටික වර්ගයේ අවශ්යතා ඉහළ මට්ටමක පවතින අතර, ස්ඵටික ව්යුහයන් සහිත තනි-ස්ඵටික සිලිකන් කාබයිඩ් ඇත්තේ කිහිපයක් පමණි.
4. කැපුම් ඇඳුම් ඉහළ වන අතර සිලිකන් කාබයිඩ් අතිශයින් ඉහළ දෘඪතාවක් ඇත.
සාරාංශයක් ලෙස, මිල අධික කාල පිරිවැය සහ සංකීර්ණ සැකසුම් තාක්ෂණය සිලිකන් කාබයිඩ් උපස්ථරවල අධික පිරිවැය තීරණය කරන අතර එමඟින් සිලිකන් කාබයිඩ් යෙදීම සීමා වේ.
III ස්ඵටික වර්ධන ඌෂ්මක වර්ගීකරණය
විවිධ තාපන ක්රමවලට අනුව, ස්ඵටික වර්ධන උදුන් ප්රේරක වර්ගය සහ ප්රතිරෝධක වර්ගය ලෙස බෙදිය හැකිය. වර්තමානයේ, වෙළඳපොලේ ඇති බොහෝ උපකරණ ප්රේරක වර්ගය වන අතර, එය අඩු පිරිවැය, සරල ව්යුහය, පහසු නඩත්තුව සහ ඉහළ තාප කාර්යක්ෂමතාවයේ වාසි ඇත. කෙසේ වෙතත්, විද්යුත් චුම්භක ප්රේරණ ආචරණය හේතුවෙන්, ප්රේරක උණුසුමෙහි අක්ෂීය උෂ්ණත්වය සහ රේඩියල් උෂ්ණත්වය සම්බන්ධ වී ඇති අතර, ස්ඵටික වර්ධන වේගය සහ ස්ඵටික වර්ධන ගුණාත්මකභාවය යන දෙකම සැලකිල්ලට ගත නොහැක.
ප්රතිරෝධක තාප ක්ෂේත්ර වර්ධන වේදිකාවට අක්ෂීය උෂ්ණත්වය සහ රේඩියල් උෂ්ණත්වය පිළිවෙලින් නිවැරදිව පාලනය කළ හැකි අතර එය විශාල ප්රමාණයේ ස්ඵටිකවල වර්ධනයට හිතකර වන අතර ස්ඵටික වර්ධන වේගය වැඩි දියුණු කරයි. එය අනාගත උසස් තත්ත්වයේ අඟල් 8 සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික වර්ධනය සඳහා විසඳුම් වලින් එකකි.
ප්රේරණ ක්රමය සහ ප්රතිරෝධක ක්රමය අතර සංසන්දනය:
| ප්රේරණ ක්රමය | ප්රතිරෝධක ක්රමය | |
| වැඩ කිරීමේ මූලධර්මය | ප්රේරක උණුසුම යනු තාප පිරියම් කිරීමේ ක්රමයක් වන අතර එය විදුලි ධාරාවේ චුම්භක බලපෑම භාවිතා කර වැඩ කොටසෙහි මතුපිට ස්ථරය මත ප්රේරිත ධාරාවේ සාපේක්ෂව ඉහළ ඝනත්වයක් ඇති කරයි, එය ඉක්මනින් ඔස්ටිනයිට් තත්වයට රත් කර, පසුව මාර්ටෙන්සිටික් ව්යුහයක් ලබා ගැනීම සඳහා ඉක්මනින් සිසිල් කරයි. | ප්රතිරෝධක උණුසුමේදී තාප ප්රභවය ලෙස සන්නායකය හරහා ගමන් කරන ධාරාව මගින් ජනනය වන ජූල් තාපය භාවිතා කරයි. එය කාණ්ඩ දෙකකට බෙදිය හැකිය: වක්ර ප්රතිරෝධක උණුසුම (විදුලි තාපන මූලද්රව්ය හෝ සන්නායක මාධ්යය) සහ සෘජු ප්රතිරෝධක උණුසුම. |
| උෂ්ණත්ව පාලනය | ප්රේරක ක්රමය මඟින් කෲසිබල් එකෙන් පිටත ඇති ප්රේරක දඟරය හරහා අභ්යන්තර චුම්භක ක්ෂේත්රය රත් කරයි. තාපන වේගය වේගවත් වේ, නමුත් ප්රේරක දඟරය සහ කෲසිබල් අතර දුර බොහෝ දුරයි, විකිරණ ප්රදේශය විසිරී ඇති අතර, තිරස් දිශාවට කෲසිබල් පෘෂ්ඨයේ තාප උත්පාදනය නිවැරදිව පාලනය කිරීම අපහසුය. | ප්රතිරෝධක ක්රමය මඟින් කබොලට ආසන්නව වෙනම තාපකයක් සකසයි. තාපකය සකස් කිරීමෙන්, කබොල මතුපිට උෂ්ණත්වය වඩාත් නිවැරදිව පාලනය කළ හැකිය. |
| විශාල ප්රමාණයේ ස්ඵටික වර්ධනය | ප්රේරණ ක්රමයේ තාප ක්ෂේත්ර ව්යුහයට බහු තාපන දඟර එකතු කරන විට, චුම්භක ක්ෂේත්ර එකිනෙක සමඟ හරස් මැදිහත්වීම් සිදු විය හැකි අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස චුම්භක ක්ෂේත්රය සහ තාපය සැලසුම් අරමුණ අනුව පහසුවෙන් බෙදා නොහැරෙන අතර එමඟින් තාපන බලපෑම සහ ස්ඵටික වර්ධනයට බලපායි. | ප්රතිරෝධක තාපන ස්ඵටික වර්ධන උපකරණ සඳහා බහු-අදියර ස්වාධීන පාලන තාපන පද්ධතියක් සැලසුම් කිරීම පහසු වන අතර, උපකරණවලම රේඩියල් අනුක්රමය කුඩා වන අතර එමඟින් විශාල ප්රමාණයේ ස්ඵටික වර්ධනයේ අවශ්යතා සපුරාලිය හැකිය. |
| ස්ඵටික වර්ධන චක්රය | ප්රේරක ක්රමය ස්ඵටික වර්ධනයට දින 10ක් පමණ ගත වන අතර, ඇනීලිං කිරීමට දින 10-15ක් ගත වන අතර සමස්ත වර්ධන චක්රය දින 20-25කි. | ස්ඵටික වර්ධන චක්රය දින 5-7ක් පමණ වන අතර, එය ස්වයංක්රීයව ඇනීල් කළ හැකි අතර, විදුලිය බිඳවැටීමෙන් පසු උෂ්ණත්වය සෙමින් පහත වැටේ. |
| බලශක්ති පරිභෝජනය | ප්රතිරෝධක ක්රමයේ බලශක්ති පරිභෝජනය ප්රේරණ ක්රමයට වඩා 2-3 ගුණයකින් වැඩිය. | |
| අස්වැන්න මට්ටම | ප්රතිරෝධක ක්රමය මගින් වගා කරන ලද ස්ඵටික වර්ධන උදුනේ අස්වැන්න, ප්රේරක ක්රමය මගින් වගා කරන ලද ස්ඵටික වර්ධන උදුනට සාපේක්ෂව බෙහෙවින් වැඩි දියුණු වේ. | |
පළ කළ කාලය: 2025 ජූනි-24