சிலிக்கான் கார்பைடுக்கான தொழில்நுட்ப தடைகள் என்ன?

முதல் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருட்கள் பாரம்பரிய சிலிக்கான் (Si) மற்றும் ஜெர்மானியம் (Ge) ஆகியவற்றால் குறிப்பிடப்படுகின்றன, இவை ஒருங்கிணைந்த சுற்று உற்பத்திக்கு அடிப்படையாகும். அவை குறைந்த மின்னழுத்தம், குறைந்த அதிர்வெண் மற்றும் குறைந்த சக்தி கொண்ட டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் டிடெக்டர்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. 90% க்கும் மேற்பட்ட குறைக்கடத்தி பொருட்கள் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களால் ஆனவை;
இரண்டாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருட்கள் காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs), இண்டியம் பாஸ்பைடு (InP) மற்றும் காலியம் பாஸ்பைடு (GaP) ஆகியவற்றால் குறிப்பிடப்படுகின்றன. சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சாதனங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​அவை உயர் அதிர்வெண் மற்றும் அதிவேக ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ;
மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருட்கள் சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC), காலியம் நைட்ரைடு (GaN), துத்தநாக ஆக்சைடு (ZnO), வைரம் (C) மற்றும் அலுமினியம் நைட்ரைடு (AlN) போன்ற வளர்ந்து வரும் பொருட்களால் குறிப்பிடப்படுகின்றன.

சிலிக்கான் கார்பைடுமூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தித் துறையின் வளர்ச்சிக்கு ஒரு முக்கியமான அடிப்படைப் பொருளாகும். சிலிக்கான் கார்பைடு மின் சாதனங்கள் அவற்றின் சிறந்த உயர் மின்னழுத்த எதிர்ப்பு, அதிக வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, குறைந்த இழப்பு மற்றும் பிற பண்புகளுடன் மின் மின்னணு அமைப்புகளின் உயர் செயல்திறன், மினியேட்டரைசேஷன் மற்றும் இலகுரக தேவைகளை திறம்பட பூர்த்தி செய்ய முடியும்.

அதன் உயர்ந்த இயற்பியல் பண்புகள் காரணமாக: அதிக பட்டை இடைவெளி (அதிக முறிவு மின்சார புலம் மற்றும் அதிக சக்தி அடர்த்திக்கு ஒத்திருக்கிறது), அதிக மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன், இது எதிர்காலத்தில் குறைக்கடத்தி சில்லுகளை உருவாக்குவதற்கு மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் அடிப்படைப் பொருளாக மாறும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. குறிப்பாக புதிய ஆற்றல் வாகனங்கள், ஒளிமின்னழுத்த மின் உற்பத்தி, ரயில் போக்குவரத்து, ஸ்மார்ட் கிரிட்கள் மற்றும் பிற துறைகளில், இது வெளிப்படையான நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது.

SiC உற்பத்தி செயல்முறை மூன்று முக்கிய படிகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது: SiC ஒற்றை படிக வளர்ச்சி, எபிடாக்சியல் அடுக்கு வளர்ச்சி மற்றும் சாதன உற்பத்தி, இது தொழில்துறை சங்கிலியின் நான்கு முக்கிய இணைப்புகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது:அடி மூலக்கூறு, எபிடாக்ஸி, சாதனங்கள் மற்றும் தொகுதிகள்.

அடி மூலக்கூறுகளை உற்பத்தி செய்வதற்கான முக்கிய முறையானது, முதலில் அதிக வெப்பநிலை வெற்றிட சூழலில் தூளை பதங்கமாக்குவதற்கு இயற்பியல் நீராவி பதங்கமாதல் முறையைப் பயன்படுத்துகிறது, மேலும் வெப்பநிலை புலத்தின் கட்டுப்பாட்டின் மூலம் விதை படிகத்தின் மேற்பரப்பில் சிலிக்கான் கார்பைடு படிகங்களை வளர்க்கிறது. ஒரு சிலிக்கான் கார்பைடு வேஃபரை ஒரு அடி மூலக்கூறாகப் பயன்படுத்தி, வேஃபரில் ஒற்றை படிகத்தின் ஒரு அடுக்கை வைப்பதற்கு வேதியியல் நீராவி படிவு பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது ஒரு எபிடாக்சியல் வேஃபரை உருவாக்குகிறது. அவற்றில், ஒரு கடத்தும் சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறில் ஒரு சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் அடுக்கை வளர்ப்பது மின் சாதனங்களாக உருவாக்கப்படலாம், அவை முக்கியமாக மின்சார வாகனங்கள், ஒளிமின்னழுத்தங்கள் மற்றும் பிற துறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன; அரை-இன்சுலேடிங்கில் காலியம் நைட்ரைடு எபிடாக்சியல் அடுக்கை வளர்ப்பது.சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறு5G தொடர்பு மற்றும் பிற துறைகளில் பயன்படுத்தப்படும் ரேடியோ அதிர்வெண் சாதனங்களாக மேலும் உருவாக்கப்படலாம்.

இப்போதைக்கு, சிலிக்கான் கார்பைடு தொழில் சங்கிலியில் சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறுகள் மிக உயர்ந்த தொழில்நுட்ப தடைகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறுகள் உற்பத்தி செய்வது மிகவும் கடினமானவை.

SiC இன் உற்பத்தித் தடை முழுமையாக தீர்க்கப்படவில்லை, மேலும் மூலப்பொருள் படிகத் தூண்களின் தரம் நிலையற்றது மற்றும் மகசூல் சிக்கல் உள்ளது, இது SiC சாதனங்களின் அதிக விலைக்கு வழிவகுக்கிறது. சிலிக்கான் பொருள் ஒரு படிகக் கம்பியாக வளர சராசரியாக 3 நாட்கள் மட்டுமே ஆகும், ஆனால் ஒரு சிலிக்கான் கார்பைடு படிகக் கம்பிக்கு ஒரு வாரம் ஆகும். ஒரு பொதுவான சிலிக்கான் படிகக் கம்பி 200 செ.மீ நீளம் வளரக்கூடியது, ஆனால் ஒரு சிலிக்கான் கார்பைடு படிகக் கம்பி 2 செ.மீ நீளம் மட்டுமே வளரக்கூடியது. மேலும், SiC என்பது ஒரு கடினமான மற்றும் உடையக்கூடிய பொருளாகும், மேலும் அதிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் வேஃபர்கள் பாரம்பரிய இயந்திர வெட்டு வேஃபர் டைசிங்கைப் பயன்படுத்தும் போது விளிம்பு சிப்பிங்கிற்கு ஆளாகின்றன, இது தயாரிப்பு மகசூல் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை பாதிக்கிறது. SiC அடி மூலக்கூறுகள் பாரம்பரிய சிலிக்கான் இங்காட்களிலிருந்து மிகவும் வேறுபட்டவை, மேலும் உபகரணங்கள், செயல்முறைகள், செயலாக்கம் முதல் வெட்டுதல் வரை அனைத்தையும் சிலிக்கான் கார்பைடைக் கையாள உருவாக்க வேண்டும்.

சிலிக்கான் கார்பைடு தொழில் சங்கிலி முக்கியமாக நான்கு முக்கிய இணைப்புகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது: அடி மூலக்கூறு, எபிடாக்ஸி, சாதனங்கள் மற்றும் பயன்பாடுகள். அடி மூலக்கூறு பொருட்கள் தொழில் சங்கிலியின் அடித்தளம், எபிடாக்ஸி பொருட்கள் சாதன உற்பத்திக்கு திறவுகோல், சாதனங்கள் தொழில் சங்கிலியின் மையமாகும், மற்றும் பயன்பாடுகள் தொழில்துறை வளர்ச்சிக்கான உந்து சக்தியாகும். அப்ஸ்ட்ரீம் தொழில் இயற்பியல் நீராவி பதங்கமாதல் முறைகள் மற்றும் பிற முறைகள் மூலம் அடி மூலக்கூறு பொருட்களை உருவாக்க மூலப்பொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறது, பின்னர் எபிடாக்ஸி பொருட்களை வளர்க்க வேதியியல் நீராவி படிவு முறைகள் மற்றும் பிற முறைகளைப் பயன்படுத்துகிறது. மிட்ஸ்ட்ரீம் தொழில் ரேடியோ அதிர்வெண் சாதனங்கள், மின் சாதனங்கள் மற்றும் பிற சாதனங்களை உருவாக்க அப்ஸ்ட்ரீம் பொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறது, அவை இறுதியில் கீழ்நிலை 5G தகவல்தொடர்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. , மின்சார வாகனங்கள், ரயில் போக்குவரத்து போன்றவை. அவற்றில், அடி மூலக்கூறு மற்றும் எபிடாக்ஸி ஆகியவை தொழில் சங்கிலியின் விலையில் 60% ஆகும், மேலும் அவை தொழில் சங்கிலியின் முக்கிய மதிப்பாகும்.

SiC அடி மூலக்கூறு: SiC படிகங்கள் பொதுவாக Lely முறையைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகின்றன. சர்வதேச முக்கிய தயாரிப்புகள் 4 அங்குலத்திலிருந்து 6 அங்குலமாக மாறி வருகின்றன, மேலும் 8 அங்குல கடத்தும் அடி மூலக்கூறு தயாரிப்புகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. உள்நாட்டு அடி மூலக்கூறுகள் முக்கியமாக 4 அங்குலங்கள். தற்போதுள்ள 6-அங்குல சிலிக்கான் வேஃபர் உற்பத்தி வரிகளை மேம்படுத்தி SiC சாதனங்களை உற்பத்தி செய்ய மாற்ற முடியும் என்பதால், 6-அங்குல SiC அடி மூலக்கூறுகளின் அதிக சந்தைப் பங்கு நீண்ட காலத்திற்கு பராமரிக்கப்படும்.

சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறு செயல்முறை சிக்கலானது மற்றும் உற்பத்தி செய்வது கடினம். சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறு என்பது கார்பன் மற்றும் சிலிக்கான் ஆகிய இரண்டு கூறுகளைக் கொண்ட ஒரு கூட்டு குறைக்கடத்தி ஒற்றை படிகப் பொருளாகும். தற்போது, ​​இந்தத் தொழில் முக்கியமாக சிலிக்கான் கார்பைடு பொடியை ஒருங்கிணைக்க மூலப்பொருட்களாக உயர்-தூய்மை கார்பன் பொடி மற்றும் உயர்-தூய்மை சிலிக்கான் பொடியைப் பயன்படுத்துகிறது. ஒரு சிறப்பு வெப்பநிலை புலத்தின் கீழ், முதிர்ந்த இயற்பியல் நீராவி பரிமாற்ற முறை (PVT முறை) ஒரு படிக வளர்ச்சி உலையில் வெவ்வேறு அளவுகளில் சிலிக்கான் கார்பைடை வளர்க்கப் பயன்படுகிறது. படிக இங்காட் இறுதியாக பதப்படுத்தப்பட்டு, வெட்டப்பட்டு, அரைக்கப்பட்டு, மெருகூட்டப்பட்டு, சுத்தம் செய்யப்பட்டு, சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறை உருவாக்க பல செயல்முறைகளுக்கு உட்படுகிறது.