සීවීඩීSiC ආලේපනයවිශ්මයජනක වේගයකින් අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන ක්රියාවලීන්ගේ සීමාවන් නැවත සකස් කරමින් සිටී. මෙම සරල ආලේපන තාක්ෂණය අංශු දූෂණය, ඉහළ උෂ්ණත්ව විඛාදනය සහ චිප් නිෂ්පාදනයේ ප්ලාස්මා ඛාදනය යන මූලික අභියෝග තුනට ප්රධාන විසඳුමක් බවට පත්ව ඇත. ලොව ඉහළම අර්ධ සන්නායක උපකරණ නිෂ්පාදකයින් එය ඊළඟ පරම්පරාවේ උපකරණ සඳහා සම්මත තාක්ෂණයක් ලෙස ලැයිස්තුගත කර ඇත. ඉතින්, මෙම ආලේපනය චිප් නිෂ්පාදනයේ "නොපෙනෙන සන්නාහය" බවට පත් කරන්නේ කුමක් ද? මෙම ලිපිය එහි තාක්ෂණික මූලධර්ම, මූලික යෙදුම් සහ අති නවීන ජයග්රහණ ගැඹුරින් විශ්ලේෂණය කරනු ඇත.
Ⅰ. CVD SiC ආලේපනයේ අර්ථ දැක්වීම
CVD SiC ආලේපනය යනු රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේ (CVD) ක්රියාවලියක් මගින් උපස්ථරයක් මත තැන්පත් කරන ලද සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) ආරක්ෂිත තට්ටුවකි. සිලිකන් කාබයිඩ් යනු සිලිකන් සහ කාබන් සංයෝගයක් වන අතර එය එහි විශිෂ්ට දෘඪතාව, ඉහළ තාප සන්නායකතාවය, රසායනික නිෂ්ක්රීයතාවය සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතිරෝධය සඳහා ප්රසිද්ධය. CVD තාක්ෂණයට ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත්, ඝන සහ ඒකාකාර ඝනකම SiC ස්ථරයක් සෑදිය හැකි අතර සංකීර්ණ ජ්යාමිතීන්ට බෙහෙවින් අනුකූල විය හැකිය. මෙය CVD SiC ආලේපන සාම්ප්රදායික තොග ද්රව්ය හෝ වෙනත් ආලේපන ක්රම මගින් සපුරාලිය නොහැකි ඉල්ලුමක් ඇති යෙදුම් සඳහා ඉතා සුදුසු කරයි.
Ⅱ. CVD ක්රියාවලි මූලධර්මය
රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් වීම (CVD) යනු උසස් තත්ත්වයේ, ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත ඝන ද්රව්ය නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා භාවිතා කරන බහුකාර්ය නිෂ්පාදන ක්රමයකි. CVD හි මූලික මූලධර්මයට රත් වූ උපස්ථරයක මතුපිට වායුමය පූර්වගාමීන් ප්රතික්රියා කර ඝන ආලේපනයක් සෑදීම ඇතුළත් වේ.
SiC CVD ක්රියාවලියේ සරල කළ බිඳවැටීමක් මෙන්න:
CVD ක්රියාවලි මූලධර්ම රූප සටහන
1. පූර්වගාමී හැඳින්වීම: වායුමය පූර්වගාමීන්, සාමාන්යයෙන් සිලිකන් අඩංගු වායු (උදා: මෙතිල්ට්රයික්ලෝරෝසිලේන් - MTS, හෝ සිලේන් - SiH₄) සහ කාබන් අඩංගු වායු (උදා: ප්රොපේන් - C₃H₈), ප්රතික්රියා කුටියට හඳුන්වා දෙනු ලැබේ.
2. ගෑස් බෙදා හැරීම: මෙම පූර්වගාමී වායූන් රත් වූ උපස්ථරය මත ගලා යයි.
3. අවශෝෂණය: පූර්වගාමී අණු උණුසුම් උපස්ථරයේ මතුපිටට අවශෝෂණය වේ.
4. මතුපිට ප්රතික්රියාව: ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී, අවශෝෂණය කරන ලද අණු රසායනික ප්රතික්රියා වලට භාජනය වන අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස පූර්වගාමියා දිරාපත් වී ඝන SiC පටලයක් සෑදේ. අතුරු නිෂ්පාදන වායූන් ආකාරයෙන් මුදා හරිනු ලැබේ.
5. අවශෝෂණය සහ පිටාර ගැලීම: වායුමය අතුරු නිෂ්පාදන මතුපිටින් ඉවත් වී පසුව කුටියෙන් පිට කරයි. ඝනකම, සංශුද්ධතාවය, ස්ඵටිකතාව සහ ඇලවීම ඇතුළු අපේක්ෂිත පටල ගුණාංග සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා උෂ්ණත්වය, පීඩනය, වායු ප්රවාහ අනුපාතය සහ පූර්වගාමී සාන්ද්රණය නිවැරදිව පාලනය කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.
Ⅲ. අර්ධ සන්නායක ක්රියාවලීන්හි CVD SiC ආලේපන භාවිතයන්
CVD SiC ආලේපන අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී අත්යවශ්ය වේ, මන්ද ඒවායේ අද්විතීය ගුණාංග සංයෝජනය නිෂ්පාදන පරිසරයේ ආන්තික තත්වයන් සහ දැඩි සංශුද්ධතා අවශ්යතා සෘජුවම සපුරාලයි. ඒවා ප්ලාස්මා විඛාදනයට, රසායනික ප්රහාරයට සහ අංශු උත්පාදනයට ප්රතිරෝධය වැඩි දියුණු කරයි, මේ සියල්ල වේෆර් අස්වැන්න සහ උපකරණ ක්රියාකාරී කාලය උපරිම කිරීම සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.
පහත දැක්වෙන්නේ පොදු CVD SiC ආලේපිත කොටස් සහ ඒවායේ යෙදුම් අවස්ථා කිහිපයකි:
1. ප්ලාස්මා එචින් කුටිය සහ නාභිගත වළල්ල
නිෂ්පාදන: CVD SiC ආලේපිත ලයිනර්, ෂවර් හෙඩ්ස්, සසෙප්ටර් සහ නාභිගත වළලු.
අයදුම්පත: ප්ලාස්මා කැටයම් කිරීමේදී, වේෆර් වලින් ද්රව්ය තෝරා බේරා ඉවත් කිරීම සඳහා ඉතා ක්රියාකාරී ප්ලාස්මා භාවිතා කරයි. ආලේප නොකළ හෝ අඩු කල් පවතින ද්රව්ය වේගයෙන් දිරාපත් වන අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස අංශු දූෂණය සහ නිතර අක්රිය කාලය ඇති වේ. CVD SiC ආලේපන ආක්රමණශීලී ප්ලාස්මා රසායනික ද්රව්යවලට (උදා: ෆ්ලෝරීන්, ක්ලෝරීන්, බ්රෝමීන් ප්ලාස්මා) විශිෂ්ට ප්රතිරෝධයක් දක්වයි, ප්රධාන කුටීර සංරචකවල ආයු කාලය දීර්ඝ කරයි, සහ අංශු උත්පාදනය අඩු කරයි, එය වේෆර් අස්වැන්න කෙලින්ම වැඩි කරයි.
2.PECVD සහ HDPCVD කුටි
නිෂ්පාදන: CVD SiC ආලේපිත ප්රතික්රියා කුටි සහ ඉලෙක්ට්රෝඩ.
අයදුම්පත්: ප්ලාස්මා වැඩි දියුණු කළ රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (PECVD) සහ ඉහළ ඝනත්ව ප්ලාස්මා CVD (HDPCVD) තුනී පටල (උදා: පාර විද්යුත් ස්ථර, නිෂ්ක්රීය ස්ථර) තැන්පත් කිරීම සඳහා භාවිතා කරයි. මෙම ක්රියාවලීන්හි දැඩි ප්ලාස්මා පරිසරයන් ද ඇතුළත් වේ. CVD SiC ආලේපන කුටි බිත්ති සහ ඉලෙක්ට්රෝඩ ඛාදනයෙන් ආරක්ෂා කරයි, ස්ථාවර පටල ගුණාත්මකභාවය සහතික කරයි සහ දෝෂ අවම කරයි.
3. අයන බද්ධ කිරීමේ උපකරණ
නිෂ්පාදන: CVD SiC ආලේපිත කදම්භ රේඛා සංරචක (උදා: විවරයන්, ෆැරඩේ කෝප්ප).
අයදුම්පත්: අයන බද්ධ කිරීම මගින් අර්ධ සන්නායක උපස්ථර වලට මාත්රක අයන හඳුන්වා දෙයි. අධි ශක්ති අයන කදම්භ නිරාවරණය වූ සංරචක ඉසීමට හා ඛාදනයට හේතු විය හැක. CVD SiC හි දෘඪතාව සහ ඉහළ සංශුද්ධතාවය කදම්භ රේඛා සංරචක වලින් අංශු උත්පාදනය අඩු කරයි, මෙම තීරණාත්මක මාත්රණ පියවරේදී වේෆර් දූෂණය වීම වළක්වයි.
4. එපිටැක්සියල් ප්රතික්රියාකාරක සංරචක
නිෂ්පාදන: CVD SiC ආලේපිත සසෙප්ටර් සහ ගෑස් බෙදාහරින්නන්.
අයදුම්පත්: එපිටැක්සියල් වර්ධනය (EPI) යනු ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී උපස්ථරයක් මත ඉහළ අනුපිළිවෙලට සකස් කරන ලද ස්ඵටිකරූපී ස්ථර වර්ධනය කිරීමයි. CVD SiC ආලේපිත සසෙප්ටර ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී විශිෂ්ට තාප ස්ථායිතාවයක් සහ රසායනික නිෂ්ක්රීයතාවයක් ලබා දෙයි, ඒකාකාර උණුසුම සහතික කරන අතර උසස් තත්ත්වයේ එපිටැක්සියල් ස්ථර ලබා ගැනීම සඳහා ඉතා වැදගත් වන සසෙප්ටරයේම දූෂණය වැළැක්වීම.
චිප ජ්යාමිතීන් හැකිලී ක්රියාවලි ඉල්ලුම තීව්ර වන විට, උසස් තත්ත්වයේ CVD SiC ආලේපන සැපයුම්කරුවන් සහ CVD ආලේපන නිෂ්පාදකයින් සඳහා ඇති ඉල්ලුම අඛණ්ඩව වර්ධනය වේ.
IV. CVD SiC ආලේපන ක්රියාවලියේ අභියෝග මොනවාද?
CVD SiC ආලේපනයේ විශාල වාසි තිබියදීත්, එහි නිෂ්පාදනය සහ යෙදුම තවමත් ක්රියාවලි අභියෝග කිහිපයකට මුහුණ දෙයි. මෙම අභියෝග විසඳීම ස්ථාවර කාර්ය සාධනයක් සහ පිරිවැය-ඵලදායීතාවයක් ලබා ගැනීමේ යතුරයි.
අභියෝග:
1. උපස්ථරයට ඇලී සිටීම
තාප ප්රසාරණ සංගුණක සහ මතුපිට ශක්තියේ වෙනස්කම් හේතුවෙන් විවිධ උපස්ථර ද්රව්ය (උදා: ග්රැෆයිට්, සිලිකන්, සෙරමික්) වලට ශක්තිමත් සහ ඒකාකාර ඇලීමක් ලබා ගැනීම SiC අභියෝගාත්මක විය හැකිය. දුර්වල ඇලවීම තාප චක්රය හෝ යාන්ත්රික ආතතිය අතරතුර දිරාපත් වීමට හේතු විය හැක.
විසඳුම්:
මතුපිට සකස් කිරීම: දූෂක ද්රව්ය ඉවත් කර බන්ධනය සඳහා ප්රශස්ත මතුපිටක් නිර්මාණය කිරීම සඳහා උපස්ථරය සූක්ෂම ලෙස පිරිසිදු කිරීම සහ මතුපිට ප්රතිකාර කිරීම (උදා: කැටයම් කිරීම, ප්ලාස්මා ප්රතිකාරය).
අන්තර් ස්ථරය: තාප ප්රසාරණ නොගැලපීම අවම කිරීම සහ ඇලවීම ප්රවර්ධනය කිරීම සඳහා තුනී සහ අභිරුචිකරණය කළ අන්තර් ස්ථරයක් හෝ බෆර තට්ටුවක් (උදා: පයිරොලිටික් කාබන්, TaC - නිශ්චිත යෙදුම්වල CVD TaC ආලේපනයට සමාන) තැන්පත් කරන්න.
තැන්පත් කිරීමේ පරාමිතීන් ප්රශස්ත කරන්න: SiC පටලවල න්යෂ්ටිකකරණය සහ වර්ධනය ප්රශස්ත කිරීම සඳහා සහ ශක්තිමත් අන්තර් මුහුණත බන්ධනය ප්රවර්ධනය කිරීම සඳහා තැන්පත් උෂ්ණත්වය, පීඩනය සහ වායු අනුපාතය ප්රවේශමෙන් පාලනය කරන්න.
2. චිත්රපට ආතතිය සහ ඉරිතැලීම්
තැන්පත් වීමේදී හෝ පසුව සිසිලනය කිරීමේදී, SiC පටල තුළ අවශේෂ ආතතීන් වර්ධනය විය හැකි අතර, විශේෂයෙන් විශාල හෝ සංකීර්ණ ජ්යාමිතීන් මත ඉරිතැලීම් හෝ විකෘති වීමක් ඇති කරයි.
විසඳුම්:
උෂ්ණත්ව පාලනය: තාප කම්පනය සහ ආතතිය අවම කිරීම සඳහා උණුසුම සහ සිසිලන අනුපාත නිවැරදිව පාලනය කරන්න.
අනුක්රමණ ආලේපනය: ආතතියට ඉඩ සැලසීම සඳහා ද්රව්ය සංයුතිය හෝ ව්යුහය ක්රමයෙන් වෙනස් කිරීමට බහු ස්ථර හෝ අනුක්රමික ආලේපන ක්රම භාවිතා කරන්න.
පශ්චාත්-තැන්පතු ඇනීලිං: අවශේෂ ආතතිය ඉවත් කිරීමට සහ පටල අඛණ්ඩතාව වැඩි දියුණු කිරීමට ආලේපිත කොටස් ඇනීල් කරන්න.
3. සංකීර්ණ ජ්යාමිතීන්හි අනුකූලතාව සහ ඒකාකාරිත්වය
පූර්වගාමී විසරණය සහ ප්රතික්රියා චාලක විද්යාවේ සීමාවන් හේතුවෙන් සංකීර්ණ හැඩතල, ඉහළ දර්ශන අනුපාත හෝ අභ්යන්තර නාලිකා සහිත කොටස් මත ඒකාකාරව ඝන සහ අනුකූල ආලේපන තැන්පත් කිරීම දුෂ්කර විය හැකිය.
විසඳුම්:
ප්රතික්රියාකාරක සැලසුම් ප්රශස්තිකරණය: පූර්වගාමීන්ගේ ඒකාකාර ව්යාප්තිය සහතික කිරීම සඳහා ප්රශස්ත වායු ප්රවාහ ගතිකය සහ උෂ්ණත්ව ඒකාකාරිත්වය සහිත CVD ප්රතික්රියාකාරක නිර්මාණය කරන්න.
ක්රියාවලි පරාමිති ගැලපීම: සංකීර්ණ ලක්ෂණ බවට වායු අවධි විසරණය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා තැන්පත් කිරීමේ පීඩනය, ප්රවාහ අනුපාතය සහ පූර්වගාමී සාන්ද්රණය සියුම් ලෙස සකස් කිරීම.
බහු-අදියර තැන්පත් කිරීම: සියලුම පෘෂ්ඨයන් ප්රමාණවත් ලෙස ආලේප කර ඇති බව සහතික කිරීම සඳහා අඛණ්ඩ තැන්පත් කිරීමේ පියවර හෝ භ්රමණය වන සවිකිරීම් භාවිතා කරන්න.
V. නිතර අසන ප්රශ්න
Q1: අර්ධ සන්නායක යෙදුම්වල CVD SiC සහ PVD SiC අතර මූලික වෙනස කුමක්ද?
A: CVD ආලේපන යනු ප්ලාස්මා පරිසරයන් සඳහා සුදුසු >99.99% ක සංශුද්ධතාවයක් සහිත තීරු ස්ඵටික ව්යුහයන් වන අතර; PVD ආලේපන බොහෝ දුරට <99.9% ක සංශුද්ධතාවයක් සහිත අස්ඵටික/නැනෝස්ඵටික වේ, ප්රධාන වශයෙන් අලංකාර ආලේපන සඳහා භාවිතා වේ.
Q2: ආලේපනයට ඔරොත්තු දිය හැකි උපරිම උෂ්ණත්වය කුමක්ද?
A: කෙටි කාලීන ඉවසීම 1650°C (ඇනීලිං ක්රියාවලිය වැනි), දිගුකාලීන භාවිත සීමාව 1450°C, මෙම උෂ්ණත්වය ඉක්මවා යාම β-SiC සිට α-SiC දක්වා අවධි සංක්රාන්තියක් ඇති කරයි.
Q3: සාමාන්ය ආලේපන ඝණකම පරාසය?
A: අර්ධ සන්නායක සංරචක බොහෝ දුරට 80-150μm වන අතර, ගුවන් යානා එන්ජින් EBC ආලේපන 300-500μm දක්වා ළඟා විය හැකිය.
Q4: පිරිවැයට බලපාන ප්රධාන සාධක මොනවාද?
A: පූර්වගාමී සංශුද්ධතාවය (40%), උපකරණ බලශක්ති පරිභෝජනය (30%), අස්වැන්න අලාභය (20%). ඉහළ මට්ටමේ ආලේපනවල ඒකක මිල ඩොලර් 5,000/kg දක්වා ළඟා විය හැකිය.
Q5: ප්රධාන ගෝලීය සැපයුම්කරුවන් කවුද?
A: යුරෝපය සහ එක්සත් ජනපදය: CoorsTek, Mersen, Ionbond; ආසියාව: Semixlab, Veteksemicon, Kallex (තායිවානය), Scientech (තායිවානය)
පළ කිරීමේ කාලය: ජූනි-09-2025