குறைக்கடத்தி பாகங்கள் – SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடித்தளம்

உலோக-கரிம வேதியியல் ஆவிப் படிவு (MOCVD) உபகரணங்களில், ஒற்றைப் படிக அடிமூலக்கூறுகளைத் தாங்குவதற்கும் வெப்பப்படுத்துவதற்கும் SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளங்கள் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தின் வெப்ப நிலைத்தன்மை, வெப்பச் சீரான தன்மை மற்றும் பிற செயல்திறன் அளவுருக்கள், படிகவளர்ச்சிப் பொருளின் வளர்ச்சியின் தரத்தில் ஒரு தீர்க்கமான பங்கை வகிக்கின்றன, எனவே இது MOCVD உபகரணங்களின் மைய முக்கிய அங்கமாகும்.

வேஃபர் உற்பத்திச் செயல்பாட்டில், சாதனங்களின் உற்பத்தியை எளிதாக்குவதற்காக, சில வேஃபர் அடி மூலக்கூறுகளின் மீது எபிடெக்சியல் அடுக்குகள் மேலும் கட்டமைக்கப்படுகின்றன. வழக்கமான LED ஒளி உமிழும் சாதனங்களுக்கு, சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறுகளின் மீது GaAs எபிடெக்சியல் அடுக்குகளைத் தயாரிக்க வேண்டும்; உயர் மின்னழுத்தம், உயர் மின்னோட்டம் மற்றும் பிற ஆற்றல் பயன்பாடுகளுக்கான SBD, MOSFET போன்ற சாதனங்களைக் கட்டமைக்க, கடத்தும் தன்மையுள்ள SiC அடி மூலக்கூறின் மீது SiC எபிடெக்சியல் அடுக்கு வளர்க்கப்படுகிறது; தகவல் தொடர்பு போன்ற RF பயன்பாடுகளுக்கான HEMT மற்றும் பிற சாதனங்களை மேலும் கட்டமைக்க, பகுதி-காப்பிடப்பட்ட SiC அடி மூலக்கூறின் மீது GaN எபிடெக்சியல் அடுக்கு கட்டமைக்கப்படுகிறது. இந்தச் செயல்முறை CVD உபகரணங்களிலிருந்து பிரிக்க முடியாதது.

CVD உபகரணத்தில், அடி மூலக்கூறை நேரடியாக உலோகத்தின் மீது வைக்கவோ அல்லது எபிடெக்சியல் படிவுக்காக ஒரு அடித்தளத்தின் மீது வெறுமனே வைக்கவோ முடியாது. ஏனெனில், இதில் வாயு ஓட்டம் (கிடைமட்ட, செங்குத்து), வெப்பநிலை, அழுத்தம், நிலைநிறுத்தம், மாசுபடுத்திகள் உதிர்தல் மற்றும் பிற செல்வாக்குக் காரணிகள் அடங்கியுள்ளன. எனவே, ஒரு அடித்தளம் தேவைப்படுகிறது, பின்னர் அந்த அடி மூலக்கூறு வட்டின் மீது வைக்கப்படுகிறது, அதன் பிறகு CVD தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி அந்த அடி மூலக்கூறின் மீது எபிடெக்சியல் படிவு மேற்கொள்ளப்படுகிறது. இந்த அடித்தளமே SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடித்தளம் (தட்டு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) ஆகும்.

உலோக-கரிம வேதியியல் ஆவிப் படிவு (MOCVD) உபகரணங்களில், ஒற்றைப் படிக அடிமூலக்கூறுகளைத் தாங்குவதற்கும் வெப்பப்படுத்துவதற்கும் SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளங்கள் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தின் வெப்ப நிலைத்தன்மை, வெப்பச் சீரான தன்மை மற்றும் பிற செயல்திறன் அளவுருக்கள், படிகவளர்ச்சிப் பொருளின் வளர்ச்சியின் தரத்தில் ஒரு தீர்க்கமான பங்கை வகிக்கின்றன, எனவே இது MOCVD உபகரணங்களின் மைய முக்கிய அங்கமாகும்.

நீல நிற LED-களில் GaN படலங்களின் புறவளர்ச்சிக்கு, உலோக-கரிம வேதியியல் ஆவிப் படிவு (MOCVD) ஒரு முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும். இது எளிமையான செயல்பாடு, கட்டுப்படுத்தக்கூடிய வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் GaN படலங்களின் உயர் தூய்மை போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. MOCVD உபகரணத்தின் வினை அறையில் ஒரு முக்கிய அங்கமாக, GaN படலப் புறவளர்ச்சிக்குப் பயன்படுத்தப்படும் தாங்குதளமானது, உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, சீரான வெப்பக் கடத்துத்திறன், நல்ல வேதியியல் நிலைத்தன்மை, வலுவான வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். கிராஃபைட் பொருளால் மேற்கண்ட நிபந்தனைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியும்.

MOCVD உபகரணங்களின் முக்கிய கூறுகளில் ஒன்றாக, கிராஃபைட் அடித்தளமானது அடி மூலப்பொருளின் தாங்கியாகவும் வெப்பமூட்டும் பொருளாகவும் செயல்படுகிறது. இது படலப் பொருளின் சீரான தன்மையையும் தூய்மையையும் நேரடியாகத் தீர்மானிக்கிறது, எனவே அதன் தரம் எபிடெக்சியல் தாளின் தயாரிப்பை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது. அதே நேரத்தில், பயன்பாடுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதாலும், வேலைச் சூழல்கள் மாறுவதாலும், இது மிக எளிதாகத் தேய்ந்துபோகும் தன்மை கொண்டிருப்பதால், இது நுகர்வுப் பொருட்களின் வகையைச் சேர்ந்தது.

கிராஃபைட் சிறந்த வெப்பக் கடத்துத்திறன் மற்றும் நிலைத்தன்மையைக் கொண்டிருந்தாலும், MOCVD உபகரணங்களின் அடிப்படைக் கூறாக அது ஒரு நல்ல நன்மையைக் கொண்டுள்ளது. ஆனால், உற்பத்திச் செயல்பாட்டின் போது, ​​அரிக்கும் வாயுக்கள் மற்றும் உலோகக் கரிமப் பொருட்களின் எச்சங்களால் கிராஃபைட் தூளானது அரிக்கப்பட்டு, கிராஃபைட் அடித்தளத்தின் சேவை ஆயுள் பெருமளவில் குறைந்துவிடும். அதே நேரத்தில், கீழே விழும் கிராஃபைட் தூளானது சில்லுகளுக்கு மாசுபாட்டை ஏற்படுத்தும்.

பூச்சுத் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியானது, மேற்பரப்பில் தூளை நிலைநிறுத்தவும், வெப்பக் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்தவும், வெப்பப் பரவலைச் சமப்படுத்தவும் உதவுவதால், இந்தப் பிரச்சனையைத் தீர்ப்பதற்கான முக்கியத் தொழில்நுட்பமாக இது உருவெடுத்துள்ளது. MOCVD உபகரணப் பயன்பாட்டுச் சூழலில் உள்ள கிராஃபைட் தளத்தின் மேற்பரப்புப் பூச்சானது, பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்:

(1) கிராஃபைட் அடித்தளத்தை முழுமையாக மூட முடியும், மேலும் அடர்த்தி நன்றாக உள்ளது, இல்லையெனில் கிராஃபைட் அடித்தளம் அரிக்கும் வாயுவில் எளிதில் அரிக்கப்படும்.

(2) கிராஃபைட் அடித்தளத்துடனான கூட்டு வலிமை அதிகமாக இருப்பதால், பல உயர் வெப்பநிலை மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலை சுழற்சிகளுக்குப் பிறகும் பூச்சு எளிதில் உதிர்ந்து போகாது என்பதை உறுதி செய்கிறது.

(3) அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அரிக்கும் சூழலில் பூச்சு செயலிழப்பைத் தவிர்க்க இது நல்ல இரசாயன நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது.

SiC ஆனது அரிப்பு எதிர்ப்பு, உயர் வெப்பக் கடத்துத்திறன், வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு மற்றும் உயர் வேதியியல் நிலைத்தன்மை போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இது GaN எபிடெக்சியல் சூழலில் சிறப்பாகச் செயல்படக்கூடியது. கூடுதலாக, SiC-இன் வெப்ப விரிவாக்கக் குணகம் கிராஃபைட்டின் குணகத்திலிருந்து மிகக் குறைவாகவே வேறுபடுகிறது, எனவே கிராஃபைட் அடித்தளத்தின் மேற்பரப்புப் பூச்சுக்கு SiC விரும்பப்படும் பொருளாக உள்ளது.

தற்போது, ​​பொதுவான SiC முக்கியமாக 3C, 4H மற்றும் 6H வகைகளாக உள்ளன, மேலும் வெவ்வேறு படிக வகைகளின் SiC பயன்பாடுகள் வேறுபடுகின்றன. உதாரணமாக, 4H-SiC அதிக சக்தி வாய்ந்த சாதனங்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது; 6H-SiC மிகவும் நிலையானது மற்றும் ஒளிமின்னியல் சாதனங்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது; GaN-ஐப் போன்ற அதன் கட்டமைப்பின் காரணமாக, 3C-SiC-ஐப் பயன்படுத்தி GaN எபிடெக்சியல் அடுக்கை உருவாக்கவும், SiC-GaN RF சாதனங்களைத் தயாரிக்கவும் முடியும். 3C-SiC பொதுவாக β-SiC என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் β-SiC-இன் ஒரு முக்கியப் பயன்பாடு படலம் மற்றும் பூச்சுப் பொருளாகும், எனவே β-SiC தற்போது பூச்சுக்கான முக்கியப் பொருளாக உள்ளது.

சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு தயாரிப்பதற்கான முறை

தற்போது, ​​SiC பூச்சின் தயாரிப்பு முறைகளில் முக்கியமாக ஜெல்-சோல் முறை, உட்பொதித்தல் முறை, தூரிகை பூச்சு முறை, பிளாஸ்மா தெளித்தல் முறை, இரசாயன வாயு வினை முறை (CVR) மற்றும் இரசாயன ஆவி படிவு முறை (CVD) ஆகியவை அடங்கும்.

உட்பொதிக்கும் முறை:

இந்த முறை ஒரு வகையான உயர் வெப்பநிலை திட நிலை சின்டரிங் ஆகும். இதில், முக்கியமாக Si தூள் மற்றும் C தூள் கலவை உட்பதிப்புத் தூளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸ் இந்த உட்பதிப்புத் தூளில் வைக்கப்பட்டு, மந்த வாயுவில் உயர் வெப்பநிலை சின்டரிங் செய்யப்படுகிறது. இறுதியாக, கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் SiC பூச்சு பெறப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை எளிமையானது மற்றும் பூச்சுக்கும் அடி மூலக்கூறுக்கும் இடையிலான இணைப்பு நன்றாக உள்ளது. ஆனால், தடிமன் திசையில் பூச்சின் சீரான தன்மை குறைவாக இருப்பதால், எளிதில் அதிக துளைகள் உருவாகி, ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்புத்திறன் குறைவாகிறது.

தூரிகை பூச்சு முறை:

தூரிகை பூச்சு முறையானது, முக்கியமாக கிராஃபைட் தளத்தின் மேற்பரப்பில் திரவ மூலப்பொருளைத் தூரிகையால் பூசி, பின்னர் அந்த மூலப்பொருளை ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் பதப்படுத்தி பூச்சைத் தயாரிப்பதாகும். இந்த செயல்முறை எளிமையானது மற்றும் செலவு குறைவானது, ஆனால் தூரிகை பூச்சு முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட பூச்சானது அடி மூலக்கூறுடன் சேரும்போது பலவீனமாகவும், பூச்சின் சீரான தன்மை குறைவாகவும், பூச்சு மெல்லியதாகவும், ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்புத்திறன் குறைவாகவும் இருப்பதால், இதற்குத் துணையாக மற்ற முறைகளும் தேவைப்படுகின்றன.

பிளாஸ்மா தெளிக்கும் முறை:

பிளாஸ்மா தெளித்தல் முறையானது, முக்கியமாக உருகிய அல்லது பகுதியளவு உருகிய மூலப்பொருட்களை ஒரு பிளாஸ்மா துப்பாக்கியைக் கொண்டு கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் தெளித்து, பின்னர் அவற்றை திடப்படுத்தி பிணைப்பதன் மூலம் ஒரு பூச்சாக உருவாக்குவதாகும். இந்த முறை செயல்படுத்துவதற்கு எளிமையானது மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் அடர்த்தியான சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சைத் தயாரிக்க முடியும். ஆனால், இந்த முறையில் தயாரிக்கப்படும் சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு பெரும்பாலும் மிகவும் பலவீனமாக இருப்பதால், அது பலவீனமான ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பிற்கு வழிவகுக்கிறது. எனவே, பூச்சின் தரத்தை மேம்படுத்துவதற்காக, இது பொதுவாக SiC கூட்டுப் பூச்சுகளைத் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஜெல்-சால் முறை:

ஜெல்-சோல் முறையானது, மூலப்பொருளின் மேற்பரப்பை மூடும் வகையில் ஒரு சீரான மற்றும் ஒளிபுகும் சோல் கரைசலைத் தயாரித்து, அதை ஜெல்லாக உலர்த்தி, பின்னர் ஒரு பூச்சைப் பெறுவதற்காகச் சூடாக்கி இறுகச் செய்வதாகும். இந்த முறை செயல்படுத்துவதற்கு எளிமையானதாகவும், செலவு குறைந்ததாகவும் உள்ளது. ஆனால், இவ்வாறு உருவாக்கப்படும் பூச்சானது குறைந்த வெப்ப அதிர்ச்சித் தடுப்புத்திறன் மற்றும் எளிதில் விரிசல் ஏற்படுதல் போன்ற சில குறைபாடுகளைக் கொண்டிருப்பதால், இதை பரவலாகப் பயன்படுத்த முடியாது.

இரசாயன வாயு வினை (CVR) :

CVR முறையில், சிலிக்கான் (Si) மற்றும் SiO2 தூளைப் பயன்படுத்தி உயர் வெப்பநிலையில் SiO நீராவி உருவாக்கப்படுகிறது, இதன் விளைவாக C மூலப்பொருள் அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் தொடர்ச்சியான வேதி வினைகள் நிகழ்கின்றன. இந்த முறையில் தயாரிக்கப்படும் SiC பூச்சு, அடி மூலக்கூறுடன் நெருக்கமாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, ஆனால் இதன் வினை வெப்பநிலை மற்றும் செலவும் அதிகமாகும்.

இரசாயன ஆவிப் படிவு (CVD) :

தற்போது, ​​அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் SiC பூச்சு தயாரிப்பதற்கான முக்கிய தொழில்நுட்பம் CVD ஆகும். இதன் முக்கிய செயல்முறையானது, அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் வாயு நிலையில் உள்ள வினைபடு பொருளின் தொடர்ச்சியான இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் வினைகள் மூலம், இறுதியாக அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் SiC பூச்சு படியவைக்கப்படுகிறது. CVD தொழில்நுட்பத்தால் தயாரிக்கப்பட்ட SiC பூச்சு, அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்புடன் நெருக்கமாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது. இது அடி மூலக்கூறு பொருளின் ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பு மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பை திறம்பட மேம்படுத்துகிறது. ஆனால், இந்த முறையில் படியவைக்கும் நேரம் அதிகமாகும், மேலும் வினை வாயுவில் ஒரு குறிப்பிட்ட நச்சு வாயுவும் உள்ளது.

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடித்தளத்தின் சந்தை நிலவரம்

வெளிநாட்டு உற்பத்தியாளர்கள் ஆரம்பத்தில் தொடங்கியபோது, ​​அவர்கள் தெளிவான முன்னிலையையும் அதிக சந்தைப் பங்கையும் கொண்டிருந்தனர். சர்வதேச அளவில், SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தின் முக்கிய விநியோகஸ்தர்களாக டச்சு Xycard, ஜெர்மனி SGL Carbon (SGL), ஜப்பான் Toyo Carbon, அமெரிக்கா MEMC மற்றும் பிற நிறுவனங்கள் உள்ளன, அவை அடிப்படையில் சர்வதேச சந்தையை ஆக்கிரமித்துள்ளன. கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் SiC பூச்சின் சீரான வளர்ச்சி என்ற முக்கிய மையத் தொழில்நுட்பத்தில் சீனா முன்னேற்றம் கண்டிருந்தாலும், உயர்தர கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸ் இன்னும் ஜெர்மனியின் SGL, ஜப்பானின் Toyo Carbon மற்றும் பிற நிறுவனங்களையே சார்ந்துள்ளது. உள்நாட்டு நிறுவனங்களால் வழங்கப்படும் கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸ், வெப்பக் கடத்துத்திறன், மீள் குணகம், விறைப்பு குணகம், படிகக் குறைபாடுகள் மற்றும் பிற தரப் பிரச்சனைகள் காரணமாக அதன் சேவை ஆயுளைப் பாதிக்கிறது. MOCVD உபகரணங்களால் SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியாது.

சீனாவின் குறைக்கடத்தித் தொழில் வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது. MOCVD எபிடெக்சியல் உபகரணங்களின் உள்நாட்டுமயமாக்கல் விகிதம் படிப்படியாக அதிகரிப்பதாலும், பிற செயல்முறைப் பயன்பாடுகள் விரிவடைவதாலும், எதிர்காலத்தில் SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடிப்படைப் பொருட்களின் சந்தை வேகமாக வளரும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. முதற்கட்டத் தொழில் மதிப்பீடுகளின்படி, அடுத்த சில ஆண்டுகளில் உள்நாட்டு கிராஃபைட் அடிப்படைச் சந்தை 500 மில்லியன் யுவானைத் தாண்டும்.

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடித்தளம் என்பது கூட்டு குறைக்கடத்தி தொழில்மயமாக்கல் உபகரணங்களின் முக்கிய அங்கமாகும். அதன் உற்பத்தி மற்றும் தயாரிப்பின் முக்கிய மையத் தொழில்நுட்பத்தில் தேர்ச்சி பெறுவதும், மூலப்பொருள்-செயல்முறை-உபகரணங்கள் ஆகிய முழுத் தொழில் சங்கிலியையும் உள்நாட்டிலேயே செயல்படுத்துவதும் சீனாவின் குறைக்கடத்தித் துறையின் வளர்ச்சியை உறுதி செய்வதற்கு பெரும் மூலோபாய முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. உள்நாட்டு SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடித்தளத் துறை வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது, மேலும் அதன் தயாரிப்புத் தரம் விரைவில் சர்வதேச மேம்பட்ட நிலையை எட்டும்.