குறைக்கடத்தி பாகங்கள் - SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடிப்படை

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளங்கள் பொதுவாக உலோக-கரிம வேதியியல் நீராவி படிவு (MOCVD) உபகரணங்களில் ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறுகளை ஆதரிக்கவும் வெப்பப்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தின் வெப்ப நிலைத்தன்மை, வெப்ப சீரான தன்மை மற்றும் பிற செயல்திறன் அளவுருக்கள் எபிடாக்சியல் பொருள் வளர்ச்சியின் தரத்தில் ஒரு தீர்க்கமான பங்கை வகிக்கின்றன, எனவே இது MOCVD உபகரணங்களின் முக்கிய முக்கிய அங்கமாகும்.

வேஃபர் உற்பத்தி செயல்பாட்டில், சாதனங்களின் உற்பத்தியை எளிதாக்குவதற்காக சில வேஃபர் அடி மூலக்கூறுகளில் எபிடாக்சியல் அடுக்குகள் மேலும் கட்டமைக்கப்படுகின்றன. வழக்கமான LED ஒளி-உமிழும் சாதனங்கள் சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறுகளில் GaA களின் எபிடாக்சியல் அடுக்குகளைத் தயாரிக்க வேண்டும்; உயர் மின்னழுத்தம், உயர் மின்னோட்டம் மற்றும் பிற மின் பயன்பாடுகளுக்கு SBD, MOSFET போன்ற சாதனங்களை நிர்மாணிப்பதற்காக SiC எபிடாக்சியல் அடுக்கு கடத்தும் SiC அடி மூலக்கூறில் வளர்க்கப்படுகிறது; தொடர்பு போன்ற RF பயன்பாடுகளுக்கான HEMT மற்றும் பிற சாதனங்களை மேலும் கட்டமைக்க GaN எபிடாக்சியல் அடுக்கு அரை-காப்பிடப்பட்ட SiC அடி மூலக்கூறில் கட்டமைக்கப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை CVD உபகரணங்களிலிருந்து பிரிக்க முடியாதது.

CVD உபகரணங்களில், அடி மூலக்கூறை நேரடியாக உலோகத்தின் மீது வைக்கவோ அல்லது எபிடாக்சியல் படிவுக்காக ஒரு அடித்தளத்தில் வைக்கவோ முடியாது, ஏனெனில் இது வாயு ஓட்டம் (கிடைமட்ட, செங்குத்து), வெப்பநிலை, அழுத்தம், நிலைப்படுத்தல், மாசுபடுத்திகளின் உதிர்தல் மற்றும் செல்வாக்கு காரணிகளின் பிற அம்சங்களை உள்ளடக்கியது. எனவே, ஒரு அடித்தளம் தேவைப்படுகிறது, பின்னர் அடி மூலக்கூறு வட்டில் வைக்கப்படுகிறது, பின்னர் CVD தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி அடி மூலக்கூறில் எபிடாக்சியல் படிவு மேற்கொள்ளப்படுகிறது, மேலும் இந்த அடித்தளம் SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடிப்படை (தட்டு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது).

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளங்கள் பொதுவாக உலோக-கரிம வேதியியல் நீராவி படிவு (MOCVD) உபகரணங்களில் ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறுகளை ஆதரிக்கவும் வெப்பப்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தின் வெப்ப நிலைத்தன்மை, வெப்ப சீரான தன்மை மற்றும் பிற செயல்திறன் அளவுருக்கள் எபிடாக்சியல் பொருள் வளர்ச்சியின் தரத்தில் ஒரு தீர்க்கமான பங்கை வகிக்கின்றன, எனவே இது MOCVD உபகரணங்களின் முக்கிய முக்கிய அங்கமாகும்.

நீல LED-யில் GaN படலங்களின் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கான உலோக-கரிம வேதியியல் நீராவி படிவு (MOCVD) முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும். இது எளிமையான செயல்பாடு, கட்டுப்படுத்தக்கூடிய வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் GaN படலங்களின் உயர் தூய்மை ஆகியவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. MOCVD உபகரணங்களின் எதிர்வினை அறையில் ஒரு முக்கிய அங்கமாக, GaN படல எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்குப் பயன்படுத்தப்படும் தாங்கித் தளம் அதிக வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, சீரான வெப்ப கடத்துத்திறன், நல்ல வேதியியல் நிலைத்தன்மை, வலுவான வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். கிராஃபைட் பொருள் மேற்கண்ட நிபந்தனைகளை பூர்த்தி செய்ய முடியும்.

MOCVD உபகரணங்களின் முக்கிய கூறுகளில் ஒன்றாக, கிராஃபைட் அடிப்படை என்பது அடி மூலக்கூறின் கேரியர் மற்றும் வெப்பமூட்டும் அமைப்பாகும், இது படப் பொருளின் சீரான தன்மை மற்றும் தூய்மையை நேரடியாக தீர்மானிக்கிறது, எனவே அதன் தரம் எபிடாக்சியல் தாளின் தயாரிப்பை நேரடியாக பாதிக்கிறது, அதே நேரத்தில், பயன்பாடுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பு மற்றும் வேலை நிலைமைகளின் மாற்றத்துடன், அதை அணிவது மிகவும் எளிதானது, இது நுகர்பொருட்களுக்கு சொந்தமானது.

கிராஃபைட் சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் நிலைத்தன்மையைக் கொண்டிருந்தாலும், MOCVD உபகரணங்களின் அடிப்படை கூறுகளாக இது ஒரு நல்ல நன்மையைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் உற்பத்தி செயல்பாட்டில், அரிக்கும் வாயுக்கள் மற்றும் உலோக கரிமப் பொருட்களின் எச்சங்கள் காரணமாக கிராஃபைட் தூளை அரித்துவிடும், மேலும் கிராஃபைட் தளத்தின் சேவை வாழ்க்கை வெகுவாகக் குறைக்கப்படும். அதே நேரத்தில், விழும் கிராஃபைட் தூள் சிப்பிற்கு மாசுபாட்டை ஏற்படுத்தும்.

பூச்சு தொழில்நுட்பத்தின் தோற்றம் மேற்பரப்பு தூள் நிலைப்படுத்தலை வழங்க முடியும், வெப்ப கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் வெப்ப விநியோகத்தை சமப்படுத்துகிறது, இது இந்த சிக்கலை தீர்க்க முக்கிய தொழில்நுட்பமாக மாறியுள்ளது. MOCVD உபகரணங்களில் கிராஃபைட் அடிப்படை பயன்பாட்டு சூழல், கிராஃபைட் அடிப்படை மேற்பரப்பு பூச்சு பின்வரும் பண்புகளை பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்:

(1) கிராஃபைட் அடித்தளத்தை முழுமையாகச் சுற்றி வைக்கலாம், மேலும் அடர்த்தி நன்றாக இருக்கும், இல்லையெனில் கிராஃபைட் அடித்தளம் அரிக்கும் வாயுவில் எளிதில் அரிக்கப்படும்.

(2) பல உயர் வெப்பநிலை மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலை சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு பூச்சு எளிதில் உதிர்ந்து விடாமல் இருப்பதை உறுதி செய்வதற்காக கிராஃபைட் தளத்துடன் சேர்க்கை வலிமை அதிகமாக உள்ளது.

(3) அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அரிக்கும் வளிமண்டலத்தில் பூச்சு செயலிழப்பைத் தவிர்க்க இது நல்ல வேதியியல் நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது.

SiC அரிப்பு எதிர்ப்பு, அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன், வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு மற்றும் அதிக வேதியியல் நிலைத்தன்மை ஆகிய நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் GaN எபிடாக்சியல் வளிமண்டலத்தில் நன்றாக வேலை செய்ய முடியும். கூடுதலாக, SiC இன் வெப்ப விரிவாக்க குணகம் கிராஃபைட்டிலிருந்து மிகக் குறைவாகவே வேறுபடுகிறது, எனவே கிராஃபைட் தளத்தின் மேற்பரப்பு பூச்சுக்கு SiC விருப்பமான பொருளாகும்.

தற்போது, ​​பொதுவான SiC முக்கியமாக 3C, 4H மற்றும் 6H வகையாகும், மேலும் வெவ்வேறு படிக வகைகளின் SiC பயன்பாடுகள் வேறுபட்டவை. எடுத்துக்காட்டாக, 4H-SiC உயர் சக்தி சாதனங்களை உற்பத்தி செய்ய முடியும்; 6H-SiC மிகவும் நிலையானது மற்றும் ஒளிமின்னழுத்த சாதனங்களை உற்பத்தி செய்ய முடியும்; GaN ஐ ஒத்த அமைப்பு காரணமாக, 3C-SiC ஐ GaN எபிடாக்சியல் அடுக்கை உருவாக்கவும் SiC-GaN RF சாதனங்களை தயாரிக்கவும் பயன்படுத்தலாம். 3C-SiC பொதுவாக β-SiC என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் β-SiC இன் ஒரு முக்கியமான பயன்பாடு ஒரு படலம் மற்றும் பூச்சுப் பொருளாக உள்ளது, எனவே β-SiC தற்போது பூச்சுக்கான முக்கிய பொருளாகும்.

சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு தயாரிக்கும் முறை

தற்போது, ​​SiC பூச்சுக்கான தயாரிப்பு முறைகளில் முக்கியமாக ஜெல்-சோல் முறை, உட்பொதித்தல் முறை, தூரிகை பூச்சு முறை, பிளாஸ்மா தெளித்தல் முறை, வேதியியல் வாயு எதிர்வினை முறை (CVR) மற்றும் வேதியியல் நீராவி படிவு முறை (CVD) ஆகியவை அடங்கும்.

உட்பொதிக்கும் முறை:

இந்த முறை ஒரு வகையான உயர் வெப்பநிலை திட நிலை சின்டரிங் ஆகும், இது முக்கியமாக Si தூள் மற்றும் C தூள் கலவையை உட்பொதிக்கும் பொடியாகப் பயன்படுத்துகிறது, கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸ் உட்பொதிக்கும் பொடியில் வைக்கப்படுகிறது, மேலும் உயர் வெப்பநிலை சின்டரிங் மந்த வாயுவில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, இறுதியாக SiC பூச்சு கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் பெறப்படுகிறது. செயல்முறை எளிமையானது மற்றும் பூச்சுக்கும் அடி மூலக்கூறுக்கும் இடையிலான சேர்க்கை நன்றாக உள்ளது, ஆனால் தடிமன் திசையில் பூச்சுகளின் சீரான தன்மை மோசமாக உள்ளது, இது அதிக துளைகளை உருவாக்குவது மற்றும் மோசமான ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பிற்கு வழிவகுக்கும்.

தூரிகை பூச்சு முறை:

தூரிகை பூச்சு முறை முக்கியமாக கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் உள்ள திரவ மூலப்பொருளை துலக்கி, பின்னர் ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் மூலப்பொருளை குணப்படுத்தி பூச்சு தயாரிப்பதாகும். செயல்முறை எளிமையானது மற்றும் செலவு குறைவாக உள்ளது, ஆனால் தூரிகை பூச்சு முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட பூச்சு அடி மூலக்கூறுடன் இணைந்து பலவீனமாக உள்ளது, பூச்சு சீரான தன்மை மோசமாக உள்ளது, பூச்சு மெல்லியதாக உள்ளது மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பு குறைவாக உள்ளது, மேலும் அதற்கு உதவ பிற முறைகள் தேவைப்படுகின்றன.

பிளாஸ்மா தெளிக்கும் முறை:

பிளாஸ்மா தெளிக்கும் முறை முக்கியமாக உருகிய அல்லது அரை உருகிய மூலப்பொருட்களை கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் பிளாஸ்மா துப்பாக்கியால் தெளித்து, பின்னர் திடப்படுத்தி பிணைத்து ஒரு பூச்சு உருவாக்குகிறது. இந்த முறை செயல்பட எளிதானது மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் அடர்த்தியான சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு தயாரிக்க முடியும், ஆனால் இந்த முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு பெரும்பாலும் மிகவும் பலவீனமாக உள்ளது மற்றும் பலவீனமான ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பிற்கு வழிவகுக்கிறது, எனவே இது பொதுவாக பூச்சுகளின் தரத்தை மேம்படுத்த SiC கலவை பூச்சு தயாரிப்பதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஜெல்-சோல் முறை:

ஜெல்-சோல் முறை முக்கியமாக மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பை உள்ளடக்கிய ஒரு சீரான மற்றும் வெளிப்படையான சோல் கரைசலைத் தயாரிப்பதாகும், இது ஒரு ஜெல்லில் உலர்த்தப்பட்டு பின்னர் ஒரு பூச்சு பெற சின்டர் செய்யப்படுகிறது. இந்த முறை செயல்பட எளிதானது மற்றும் குறைந்த விலை கொண்டது, ஆனால் உற்பத்தி செய்யப்படும் பூச்சு குறைந்த வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு மற்றும் எளிதான விரிசல் போன்ற சில குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, எனவே இதை பரவலாகப் பயன்படுத்த முடியாது.

வேதியியல் வாயு வினை (CVR) :

CVR முக்கியமாக Si மற்றும் SiO2 தூளைப் பயன்படுத்தி அதிக வெப்பநிலையில் SiO நீராவியை உருவாக்குவதன் மூலம் SiC பூச்சுகளை உருவாக்குகிறது, மேலும் C பொருள் அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் தொடர்ச்சியான வேதியியல் எதிர்வினைகள் நிகழ்கின்றன. இந்த முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட SiC பூச்சு அடி மூலக்கூறுடன் நெருக்கமாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, ஆனால் எதிர்வினை வெப்பநிலை அதிகமாகவும் செலவு அதிகமாகவும் இருக்கும்.

வேதியியல் ஆவி படிவு (CVD) :

தற்போது, ​​அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் SiC பூச்சு தயாரிப்பதற்கான முக்கிய தொழில்நுட்பம் CVD ஆகும். முக்கிய செயல்முறை அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் வாயு கட்ட வினைபடு பொருளின் தொடர்ச்சியான இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் எதிர்வினைகள் ஆகும், இறுதியாக SiC பூச்சு அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் படிவதன் மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது. CVD தொழில்நுட்பத்தால் தயாரிக்கப்பட்ட SiC பூச்சு அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்புடன் நெருக்கமாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, இது அடி மூலக்கூறு பொருளின் ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பு மற்றும் நீக்க எதிர்ப்பை திறம்பட மேம்படுத்த முடியும், ஆனால் இந்த முறையின் படிவு நேரம் நீண்டது, மேலும் எதிர்வினை வாயு ஒரு குறிப்பிட்ட நச்சு வாயுவைக் கொண்டுள்ளது.

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தின் சந்தை நிலைமை

வெளிநாட்டு உற்பத்தியாளர்கள் ஆரம்பத்தில் தொடங்கியபோது, ​​அவர்களுக்கு தெளிவான முன்னிலை மற்றும் அதிக சந்தைப் பங்கு இருந்தது. சர்வதேச அளவில், SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தின் முக்கிய சப்ளையர்கள் டச்சு Xycard, ஜெர்மனி SGL கார்பன் (SGL), ஜப்பான் Toyo Carbon, அமெரிக்க MEMC மற்றும் பிற நிறுவனங்கள், இவை அடிப்படையில் சர்வதேச சந்தையை ஆக்கிரமித்துள்ளன. கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் SiC பூச்சு சீரான வளர்ச்சியின் முக்கிய மைய தொழில்நுட்பத்தை சீனா உடைத்திருந்தாலும், உயர்தர கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸ் இன்னும் ஜெர்மன் SGL, ஜப்பான் Toyo Carbon மற்றும் பிற நிறுவனங்களை நம்பியுள்ளது, உள்நாட்டு நிறுவனங்களால் வழங்கப்படும் கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸ் வெப்ப கடத்துத்திறன், மீள் மாடுலஸ், திட மாடுலஸ், லேட்டிஸ் குறைபாடுகள் மற்றும் பிற தர சிக்கல்கள் காரணமாக சேவை வாழ்க்கையை பாதிக்கிறது. MOCVD உபகரணங்கள் SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியாது.

சீனாவின் குறைக்கடத்தித் தொழில் வேகமாக வளர்ச்சியடைந்து வருகிறது, MOCVD எபிடாக்சியல் உபகரண உள்ளூர்மயமாக்கல் வீதத்தின் படிப்படியான அதிகரிப்பு மற்றும் பிற செயல்முறை பயன்பாடுகளின் விரிவாக்கத்துடன், எதிர்கால SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடிப்படை தயாரிப்பு சந்தை வேகமாக வளரும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. ஆரம்ப தொழில்துறை மதிப்பீடுகளின்படி, அடுத்த சில ஆண்டுகளில் உள்நாட்டு கிராஃபைட் அடிப்படை சந்தை 500 மில்லியன் யுவானைத் தாண்டும்.

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடிப்படையானது கூட்டு குறைக்கடத்தி தொழில்மயமாக்கல் உபகரணங்களின் முக்கிய அங்கமாகும், அதன் உற்பத்தி மற்றும் உற்பத்தியின் முக்கிய மைய தொழில்நுட்பத்தில் தேர்ச்சி பெறுவதும், முழு மூலப்பொருள்-செயல்முறை-உபகரணத் தொழில் சங்கிலியின் உள்ளூர்மயமாக்கலை உணர்ந்துகொள்வதும் சீனாவின் குறைக்கடத்தித் துறையின் வளர்ச்சியை உறுதி செய்வதற்கு பெரும் மூலோபாய முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. உள்நாட்டு SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடிப்படைத் துறை வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது, மேலும் தயாரிப்பு தரம் விரைவில் சர்வதேச மேம்பட்ட நிலையை அடைய முடியும்.