குறைக்கடத்தி உற்பத்தி செயல்முறைகள் பெரிய வேஃபர் அளவுகள், கடுமையான வெப்ப வரம்புகள் மற்றும் குறைந்த குறைபாட்டு சகிப்புத்தன்மை ஆகியவற்றை நோக்கித் தொடர்ந்து வளர்ச்சியடைந்து வருவதால், உயர்-வெப்பநிலை செயல்முறை உபகரணங்களுக்குள் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் மிகவும் முக்கியமானதாக மாறியுள்ளன. இந்த முக்கிய நுகர்பொருட்கள் மற்றும் கட்டமைப்பு கூறுகளில், சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) செராமிக் வேஃபர் படகுகள், நவீன பரவல் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற உலை அமைப்புகளில் மிக முக்கியமான இயக்கும் தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாக உருவெடுத்துள்ளன.
மேம்பட்ட குறைக்கடத்தி உற்பத்திச் சூழல்களில், அவை வெப்பச் சீர்மை, துகள் உருவாக்கம், வேஃபர் அழுத்தப் பரவல், செயல்முறை நிலைத்தன்மை மற்றும் இறுதியில், சாதன உற்பத்தி ஆகியவற்றில் நேரடியாகத் தாக்கம் செலுத்துகின்றன.
குறிப்பாக 300 மிமீ வேஃபர் உற்பத்தி, ஆற்றல் குறைக்கடத்தி உற்பத்தி மற்றும் மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி உற்பத்தி ஆகியவற்றில், சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக் வேஃபர் படகுகள் அவற்றின் சிறந்த வெப்ப மற்றும் இயந்திரப் பண்புகளின் காரணமாக, பாரம்பரிய குவார்ட்ஸ் அடிப்படையிலான கேரியர் அமைப்புகளை வேகமாக மாற்றி வருகின்றன.
சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக் வேஃபர் போட் என்பது என்ன?
சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக் வேஃபர் போட் என்பது, மேம்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு அடிப்படையிலான செராமிக்ஸால் செய்யப்பட்ட, உயர் வெப்பநிலையில் வேஃபர்களைத் தாங்கிச் செல்லும் ஒரு கட்டமைப்பாகும். வெப்பச் செயலாக்கப் பணிகளின் போது, செங்குத்து அல்லது கிடைமட்ட உலை அமைப்புகள் வழியாகப் பல குறைக்கடத்தி வேஃபர்களைப் பாதுகாப்பாகத் தாங்கிச் செல்வதே இதன் முதன்மை நோக்கமாகும்.
ஒரு வழக்கமான வேஃபர் போட், செயலாக்கத்தின் போது வேஃபர்களின் இடைவெளியை மிகவும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறையில் பராமரிக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்ட பல துல்லியமாகப் பொறியியல் செய்யப்பட்ட வேஃபர் ஸ்லாட்டுகளைக் கொண்டுள்ளது. பயன்பாட்டைப் பொறுத்து, இந்தக் கட்டமைப்பில் ஆதரவு விட்டங்கள், கான்டிலீவர் கரங்கள், காற்றோட்டத்திற்கு உகந்த வடிவங்கள் மற்றும் வெப்ப நிறையைக் குறைப்பதற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட இலகு எடை வலுவூட்டும் பகுதிகள் ஆகியவையும் அடங்கியிருக்கலாம்.
குறைக்கடத்தி உலை அமைப்புகளில், வேஃபர் படகுகள் வேஃபர்களுக்கும் வெப்பச் செயலாக்கச் சூழலுக்கும் இடையே ஒரு இடைமுகமாகத் திறம்படச் செயல்படுகின்றன. மேம்பட்ட தொழில்நுட்ப முனைகளை நோக்கிச் சாதனங்களின் பரிமாணங்கள் தொடர்ந்து சுருங்கும்போது, வேஃபர் ஆதரவுக் கட்டமைப்பிற்குள் ஏற்படும் மிக நுண்ணிய உறுதியற்ற தன்மைகள் கூட, செயல்முறை மீண்டும் மீண்டும் நிகழ்தன்மை மற்றும் குறைபாட்டுச் செயல்திறனைப் பாதிக்கக்கூடும்.
மேம்பட்ட உலை உற்பத்தியாளர்கள், பாரம்பரிய உருகிய குவார்ட்ஸ் அமைப்புகளுக்குப் பதிலாக, உயர் தூய்மை கொண்ட சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக் பாகங்களை அதிகளவில் ஏற்றுக்கொள்வதற்கு இதுவும் ஒரு காரணமாகும்.
பங்குsபரவல் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற உலை அமைப்புகளில்
குறைக்கடத்தி உற்பத்தியில் பரவல் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்றம் ஆகியவை மிக அடிப்படையான வெப்ப செயல்முறைகளாகத் திகழ்கின்றன. இந்த செயல்முறைகள், கலப்படப் பொருளைச் செயல்படுத்துதல், வெப்ப ஆக்சைடு வளர்ச்சி, பதப்படுத்துதல், உட்செலுத்துப் பரவல் மற்றும் மின்காப்பு உருவாக்கம் ஆகியவற்றிற்காகப் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
செயல்முறை வேதியியல் மற்றும் சாதனத் தேவைகளைப் பொறுத்து, வழக்கமான இயக்க வெப்பநிலைகள் சுமார் 900°C முதல் 1200°C வரை இருக்கும். சில மேம்பட்ட ஆற்றல் குறைக்கடத்தி அல்லது SiC சாதனப் பயன்பாடுகளில், வெப்பச் சுழற்சிகள் 1300°C-ஐத் தாண்டக்கூடும்.
இந்த நிலைமைகளின் கீழ், வேஃபர் போட் நீண்ட வெப்ப சுழற்சிகளின் போது பரிமாண நிலைத்தன்மையைப் பேண வேண்டும், அதே நேரத்தில் மாசுபாட்டைக் குறைத்து, சீரான வேஃபர் இடைவெளியையும் பாதுகாக்க வேண்டும்.
பாரம்பரிய குவார்ட்ஸ் வேஃபர் படகுகள், அவற்றின் உயர் தூய்மை மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த விலை காரணமாக, பரவல் உலைகளில் நீண்ட காலமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன. இருப்பினும், குவார்ட்ஸ் பொருட்கள் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெப்பக் கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளன — பொதுவாக அறை வெப்பநிலையில் இது சுமார் 1.4 W/m·K ஆக இருக்கும்.
ஒப்பிடுகையில், சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான்கள், அவற்றின் தரம் மற்றும் நுண் அமைப்பைப் பொறுத்து, பொதுவாக சுமார் 120 முதல் 200 W/m·K வரையிலான வெப்பக் கடத்துத்திறன் மதிப்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன.
இந்த வியத்தகு வேறுபாடு, உலை முழுவதும் வெப்பநிலை சீரான தன்மையை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது.
அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறன் பின்வருவனவற்றைச் சாத்தியமாக்குகிறது:
● மேலும் சீரான வேஃபர் வெப்பமாக்கல்
● குறைக்கப்பட்ட வெப்ப சாய்வுகள்
● வேஃபருக்கு வேஃபர் நிலைத்தன்மை மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது
● குறைந்த வெப்ப அழுத்தக் குவிப்பு
● ஆக்சிஜனேற்றம் அல்லது பரவலின் போது விளிம்பு விளைவுகள் குறைதல்
செயல்முறை வரம்புகள் தொடர்ந்து குறுகிவரும் மேம்பட்ட குறைக்கடத்தி உற்பத்தியில், இந்த மேம்பாடுகள் படலத்தின் சீரான தன்மை மற்றும் மின் செயல்திறனின் நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றில் நேரடியாகத் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன.
குவார்ட்ஸ் கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, SiC வேஃபர் படகுகள் கணிசமாக அதிக இயந்திர விறைப்புத்தன்மையையும் வழங்குகின்றன. 300 மிமீ வேஃபர்களின் பெரிய தொகுதிகளைச் செயலாக்கும் செங்குத்து உலை அமைப்புகளில் இது மேலும் மேலும் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது, ஏனெனில் அத்தகைய சூழல்களில் படகின் நீளமும் இயந்திரச் சுமையும் குறிப்பிடத்தக்கதாக மாறக்கூடும்.
குறைக்கப்பட்ட உருக்குலைவு, வெப்பச் சுழற்சி முழுவதும் துல்லியமான வேஃபர் இடைவெளியையும் நிலையான வாயு ஓட்டப் பண்பையும் பேண உதவுகிறது.
சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக் வேஃபர் படகுகளின் முக்கிய இயற்பியல் பண்புகள்
சிலிக்கான் கார்பைடு வேஃபர் படகுகளின் அதிகரித்து வரும் பிரபலம், முதன்மையாக சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக்ஸின் தனித்துவமான வெப்ப, இயந்திர மற்றும் வேதியியல் பண்புகளின் கலவையின் காரணமாகவே உள்ளது.
முக்கிய உடல் பண்புகள்
| சொத்து | வழக்கமான SiC செயல்திறன் |
| அதிகபட்ச இயக்க வெப்பநிலை | ஆக்ஸிஜனேற்ற சூழல்களில் >1400°C |
| வெப்ப கடத்துத்திறன் | ~120–200 W/m·K |
| அடர்த்தி | ~3.0–3.2 கி/செமீ³ |
| மோஸ் கடினத்தன்மை | ~9.2 |
| மீள் குணகம் | ~410 GPa |
| வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு | சிறந்தது |
| வேதியியல் எதிர்ப்பு | அமிலங்கள், காரங்கள் மற்றும் செயல்முறை வாயுக்களுக்கு அதிக எதிர்ப்புத்திறன் |
| இயந்திர விறைப்புத்தன்மை | மிக அதிகம் |
| துகள் உருவாக்கும் போக்கு | உகந்த மேற்பரப்பு பூச்சுடன் கூடிய குறைந்த |
இந்தப் பண்புகள், சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான் கட்டமைப்புகள் நீண்டகால வெப்பச் சுழற்சியின் கீழும் பரிமாண நிலைத்தன்மையைப் பராமரிக்க உதவுகின்றன; ஆனால், பாரம்பரிய குவார்ட்ஸ் கூறுகள் மென்மையடையவோ அல்லது உருக்குலையவோ தொடங்கலாம்.
சிலிக்கான் கார்பைடின் அதிக விறைப்புத்தன்மையானது, உலையில் வேஃபர்களை ஏற்றும்போதும் இறக்கும்போதும் ஏற்படும் அதிர்வையும் இயந்திர உறுதியற்ற தன்மையையும் குறைக்கிறது.
சிலிக்கான் கார்பைடு வேஃபர் படகுகளுக்கான முக்கிய மூலப்பொருள் வகைகள்
நவீன சிலிக்கான் கார்பைடு வேஃபர் படகுகள், குறிப்பிட்ட செயல்முறைச் சூழல்கள் மற்றும் செலவுத் திறன் தேவைகளுக்காக உகந்ததாக்கப்பட்ட பல்வேறு வகையான மூலப்பொருள் தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தித் தயாரிக்கப்படுகின்றன.
மறுபடிகமாக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு (RSiC), அதன் சிறந்த தூய்மை மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மை காரணமாக உயர்-வெப்பநிலை உலை பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. RSiC-இன் உற்பத்தி செயல்முறைக்கு, குறிப்பிடத்தக்க அளவு உருகுதல் துணைப் பொருட்களைச் சேர்க்கத் தேவையில்லை, இது குறைக்கடத்தி சூழல்களில் மாசுபடுவதற்கான அபாயத்தைக் குறைக்க உதவுகிறது.
வினை-உருகுதல் சிலிக்கான் கார்பைடு (RBSC அல்லது RBSiC) அதிக இயந்திர வலிமையையும் குறைந்த உற்பத்திச் செலவுகளையும் வழங்குகிறது. இருப்பினும், அதன் கட்டமைப்பில் எஞ்சியிருக்கும் தனி சிலிக்கான், சில அரிக்கும் செயல்முறைச் சூழல்களில் அதன் அரிப்பு எதிர்ப்பைக் குறைக்கக்கூடும்.
மேம்பட்ட குறைக்கடத்திப் பயன்பாடுகளுக்கு, CVD சிலிக்கான் கார்பைடு பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அமைப்புகள் பெருகி வருகின்றன. இந்தக் கட்டமைப்புகளில், கிராஃபைட் அடித்தளமானது எடை குறைந்த இயந்திர ஆதரவை வழங்குகிறது, அதே நேரத்தில் உயர் தூய்மையான வேதி ஆவிப் படிவு (CVD) சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சானது செயல்முறை இடைமுகத்தை உருவாக்குகிறது.
CVD சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சுகள் மிகக் குறைந்த துகள் உருவாக்க விகிதங்களையும், விதிவிலக்கான தூய்மையையும் கொண்டிருப்பதால், அவை மேம்பட்ட லாஜிக் மற்றும் பவர் செமிகண்டக்டர் உற்பத்திக்கு மிகவும் கவர்ச்சிகரமானவையாக உள்ளன. இருப்பினும், தொடர்ச்சியான வெப்ப சுழற்சியின் போது விரிசல் அல்லது அடுக்குப்பிரிதலைத் தடுக்க, பூச்சின் ஒருமைப்பாடு மற்றும் பொருந்தாத வெப்ப விரிவாக்கக் குணகங்கள் கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும்.
பொதுவான செயல்முறை சவால்கள்
சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக் வேஃபர் போட்களின் செயல்திறன் நன்மைகள் இருந்தபோதிலும், உண்மையான குறைக்கடத்தி உற்பத்திச் சூழல்களில் அவை இன்னமும் ஏராளமான பொறியியல் சவால்களை எதிர்கொள்கின்றன.
துகள் மாசுபாடு மிக முக்கியமான பிரச்சினைகளில் ஒன்றாகத் தொடர்கிறது. சாதனங்களின் அளவுகள் சுருங்கும்போது, துகள்களால் ஏற்படும் உற்பத்தி இழப்புகள் மேலும் மேலும் தீவிரமடைகின்றன. நுண் விரிசல்கள், பூச்சுப் பிரிதல் அல்லது மேற்பரப்புச் சிதைவு ஆகியவற்றால் உருவாகும் சப்மிக்ரான் அளவிலான சிதல்கள் கூட, மேம்பட்ட வேஃபர்களில் சரிசெய்ய முடியாத குறைபாடுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும்.
வெப்ப அழுத்த விரிசல் என்பது மற்றொரு நீண்டகால சவாலாகும். சிலிக்கான் கார்பைடு சிறந்த வெப்ப நிலைத்தன்மையைக் கொண்டிருந்தாலும், அது ஒப்பீட்டளவில் உடையக்கூடிய ஒரு பீங்கான் பொருளாகவே உள்ளது. விரைவான வெப்பமாக்கல் அல்லது குறிப்பிட்ட இடங்களில் ஏற்படும் வெப்பநிலை சீரற்ற தன்மை, கட்டமைப்பு மூலைகள், வேஃபர் பள்ளங்கள் அல்லது பீம் சந்திப்புகளில் விரிசல்களுக்கு வழிவகுக்கும்.
நீண்ட கால வெப்பச் சுழற்சியானது, குறிப்பாக செங்குத்து உலை அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படும் பெரிய அளவிலான வேஃபர் படகுகளில், படிப்படியான உருக்குலைவு அல்லது நெகிழ்வுக்கு வழிவகுக்கும். சிறிய வடிவவியல் மாற்றங்கள் கூட வேஃபர் இடைவெளி மற்றும் வாயு ஓட்டத்தின் சீரான தன்மையை மாற்றக்கூடும், அதன் மூலம் ஆக்சைடு தடிமன் கட்டுப்பாடு மற்றும் கலப்புப் பொருள் விநியோகத்தின் நிலைத்தன்மையைப் பாதிக்கலாம்.
பூசப்பட்ட SiC அமைப்புகளில், CVD பூச்சுப் பிரிதல் என்பது மற்றொரு முக்கியமான நம்பகத்தன்மைச் சிக்கலாகும். கிராஃபைட் அடி மூலக்கூறும் SiC பூச்சும் வெவ்வேறு வெப்ப விரிவாக்கப் பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதால், மீண்டும் மீண்டும் நிகழும் உயர்-வெப்பநிலை சுழற்சியானது இறுதியில் அவற்றின் இடைமுகத்தில் அழுத்தக் குவிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது.
முடிவு
குறைக்கடத்தி பரவல் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற உலை அமைப்புகளில், சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக் வேஃபர் படகுகள், மிகவும் கடுமையான இயக்கச் சூழ்நிலைகளின் கீழ் வெப்ப நிலைத்தன்மையைப் பராமரிப்பதிலும், மாசுபாட்டைக் கட்டுப்படுத்துவதிலும், செயல்முறை சீரான தன்மையை உறுதி செய்வதிலும் ஒரு முக்கியப் பங்காற்றுகின்றன. அவற்றின் உயர் வெப்பக் கடத்துத்திறன், சிறந்த இயந்திர உறுதித்தன்மை, உயர்-வெப்பநிலை எதிர்ப்புத்திறன் மற்றும் வேதியியல் நிலைத்தன்மை ஆகியவை, மேம்பட்ட குறைக்கடத்தி உற்பத்தியில் அவற்றை மேலும் மேலும் இன்றியமையாததாக ஆக்குகின்றன.
குறைக்கடத்தி செயல்முறைத் தொழில்நுட்பங்கள் தொடர்ந்து வளர்ச்சியடைந்து, மேலும் மேலும் சிக்கலாகி வருவதாலும், குறைபாட்டுக் கட்டுப்பாட்டுத் தேவைகள் கடுமையாகி வருவதாலும், மேம்பட்ட செராமிக் வேஃபர் கேரியர் அமைப்புகளின் முக்கியத்துவம் தொடர்ந்து அதிகரித்துக்கொண்டே இருக்கும். நவீன உற்பத்தி ஆலைகளில், துகள் கட்டுப்பாடு, வெப்பச் சீரான தன்மை மற்றும் நம்பகத்தன்மை தொடர்பான பல சவால்களுக்கு, வெப்பச் சுழற்சி நடத்தை, பொருளின் நிலைத்தன்மை மற்றும் வேஃபர் கேரியர் அமைப்பின் வடிவமைப்பு ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான இடைவினையே மூல காரணமாகும்.
இதன் விளைவாக, சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக் வேஃபர் படகுகள், உலைகளின் துணை வன்பொருட்களிலிருந்து அடுத்த தலைமுறை குறைக்கடத்தி உற்பத்திக்கான முக்கியக் கூறுகளாக வேகமாக உருமாறி வருகின்றன.
பதிவிட்ட நேரம்: மே-28-2026