சிவிடிSiC பூச்சுகுறைக்கடத்தி உற்பத்தி செயல்முறைகளின் வரம்புகளை வியக்கத்தக்க விகிதத்தில் மறுவடிவமைத்து வருகிறது. இந்த எளிமையான பூச்சு தொழில்நுட்பம், துகள் மாசுபாடு, உயர் வெப்பநிலை அரிப்பு மற்றும் பிளாஸ்மா அரிப்பு ஆகிய மூன்று முக்கிய சவால்களுக்கு ஒரு முக்கிய தீர்வாக மாறியுள்ளது. உலகின் சிறந்த குறைக்கடத்தி உபகரண உற்பத்தியாளர்கள் இதை அடுத்த தலைமுறை உபகரணங்களுக்கான நிலையான தொழில்நுட்பமாக பட்டியலிட்டுள்ளனர். எனவே, இந்த பூச்சு சிப் உற்பத்தியின் "கண்ணுக்கு தெரியாத கவசமாக" மாறுவது எது? இந்தக் கட்டுரை அதன் தொழில்நுட்பக் கொள்கைகள், முக்கிய பயன்பாடுகள் மற்றும் அதிநவீன முன்னேற்றங்களை ஆழமாக பகுப்பாய்வு செய்யும்.
Ⅰ. CVD SiC பூச்சு வரையறை
CVD SiC பூச்சு என்பது ஒரு வேதியியல் நீராவி படிவு (CVD) செயல்முறையால் ஒரு அடி மூலக்கூறில் படிந்த சிலிக்கான் கார்பைட்டின் (SiC) பாதுகாப்பு அடுக்கைக் குறிக்கிறது. சிலிக்கான் கார்பைடு என்பது சிலிக்கான் மற்றும் கார்பனின் கலவையாகும், இது அதன் சிறந்த கடினத்தன்மை, அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன், வேதியியல் மந்தநிலை மற்றும் உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்புக்கு பெயர் பெற்றது. CVD தொழில்நுட்பம் உயர் தூய்மை, அடர்த்தியான மற்றும் சீரான தடிமன் கொண்ட SiC அடுக்கை உருவாக்க முடியும், மேலும் சிக்கலான வடிவவியலுக்கு மிகவும் இணக்கமாக இருக்கும். இது பாரம்பரிய மொத்த பொருட்கள் அல்லது பிற பூச்சு முறைகளால் பூர்த்தி செய்ய முடியாத தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு CVD SiC பூச்சுகளை மிகவும் பொருத்தமானதாக ஆக்குகிறது.
Ⅱ. CVD செயல்முறை கொள்கை
வேதியியல் நீராவி படிவு (CVD) என்பது உயர்தர, உயர் செயல்திறன் கொண்ட திடப் பொருட்களை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு பல்துறை உற்பத்தி முறையாகும். CVD இன் முக்கிய கொள்கை, சூடான அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் வாயு முன்னோடிகளின் வினையை ஒரு திடமான பூச்சு உருவாக்குவதை உள்ளடக்கியது.
SiC CVD செயல்முறையின் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட விளக்கம் இங்கே:
CVD செயல்முறை கொள்கை வரைபடம்
1. முன்னோடி அறிமுகம்: வாயு முன்னோடிகள், பொதுவாக சிலிக்கான் கொண்ட வாயுக்கள் (எ.கா., மெத்தில்ட்ரைக்ளோரோசிலேன் - MTS, அல்லது சிலேன் - SiH₄) மற்றும் கார்பன் கொண்ட வாயுக்கள் (எ.கா., புரொப்பேன் - C₃H₈), எதிர்வினை அறைக்குள் அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன.
2. எரிவாயு விநியோகம்: இந்த முன்னோடி வாயுக்கள் சூடான அடி மூலக்கூறின் மீது பாய்கின்றன.
3. உறிஞ்சுதல்: முன்னோடி மூலக்கூறுகள் சூடான அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்படுகின்றன.
4. மேற்பரப்பு எதிர்வினை: அதிக வெப்பநிலையில், உறிஞ்சப்பட்ட மூலக்கூறுகள் வேதியியல் எதிர்வினைகளுக்கு உட்படுகின்றன, இதன் விளைவாக முன்னோடி சிதைந்து ஒரு திடமான SiC படலம் உருவாகிறது. துணை தயாரிப்புகள் வாயுக்களின் வடிவத்தில் வெளியிடப்படுகின்றன.
5. உறிஞ்சுதல் மற்றும் வெளியேற்றம்: வாயு துணைப் பொருட்கள் மேற்பரப்பில் இருந்து உறிஞ்சப்பட்டு பின்னர் அறையிலிருந்து வெளியேற்றப்படுகின்றன. தடிமன், தூய்மை, படிகத்தன்மை மற்றும் ஒட்டுதல் உள்ளிட்ட விரும்பிய படப் பண்புகளை அடைவதற்கு வெப்பநிலை, அழுத்தம், வாயு ஓட்ட விகிதம் மற்றும் முன்னோடி செறிவு ஆகியவற்றின் துல்லியமான கட்டுப்பாடு மிக முக்கியமானது.
Ⅲ. குறைக்கடத்தி செயல்முறைகளில் CVD SiC பூச்சுகளின் பயன்கள்.
CVD SiC பூச்சுகள் குறைக்கடத்தி உற்பத்தியில் இன்றியமையாதவை, ஏனெனில் அவற்றின் தனித்துவமான பண்புகளின் கலவையானது உற்பத்தி சூழலின் தீவிர நிலைமைகள் மற்றும் கடுமையான தூய்மைத் தேவைகளை நேரடியாகப் பூர்த்தி செய்கிறது. அவை பிளாஸ்மா அரிப்பு, இரசாயனத் தாக்குதல் மற்றும் துகள் உருவாக்கம் ஆகியவற்றிற்கு எதிர்ப்பை அதிகரிக்கின்றன, இவை அனைத்தும் வேஃபர் மகசூலை அதிகரிப்பதற்கும் உபகரணங்களின் இயக்க நேரத்தை அதிகரிப்பதற்கும் முக்கியமானவை.
பின்வருபவை சில பொதுவான CVD SiC பூசப்பட்ட பாகங்கள் மற்றும் அவற்றின் பயன்பாட்டு சூழ்நிலைகள்:
1. பிளாஸ்மா எட்சிங் சேம்பர் மற்றும் ஃபோகஸ் ரிங்
தயாரிப்புகள்: CVD SiC பூசப்பட்ட லைனர்கள், ஷவர்ஹெட்ஸ், சசெப்டர்கள் மற்றும் ஃபோகஸ் ரிங்ஸ்.
விண்ணப்பம்: பிளாஸ்மா பொறித்தலில், செதில்களிலிருந்து பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுத்து அகற்றுவதற்கு மிகவும் சுறுசுறுப்பான பிளாஸ்மா பயன்படுத்தப்படுகிறது. பூசப்படாத அல்லது குறைந்த நீடித்த பொருட்கள் விரைவாக சிதைவடைகின்றன, இதன் விளைவாக துகள் மாசுபாடு மற்றும் அடிக்கடி செயலிழப்பு ஏற்படுகிறது. CVD SiC பூச்சுகள் ஆக்கிரமிப்பு பிளாஸ்மா இரசாயனங்களுக்கு (எ.கா., ஃப்ளோரின், குளோரின், புரோமின் பிளாஸ்மாக்கள்) சிறந்த எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளன, முக்கிய அறை கூறுகளின் ஆயுளை நீட்டிக்கின்றன மற்றும் துகள் உற்பத்தியைக் குறைக்கின்றன, இது நேரடியாக செதில் விளைச்சலை அதிகரிக்கிறது.
2.PECVD மற்றும் HDPCVD அறைகள்
தயாரிப்புகள்: CVD SiC பூசப்பட்ட எதிர்வினை அறைகள் மற்றும் மின்முனைகள்.
பயன்பாடுகள்: பிளாஸ்மா மேம்படுத்தப்பட்ட வேதியியல் நீராவி படிவு (PECVD) மற்றும் அதிக அடர்த்தி கொண்ட பிளாஸ்மா CVD (HDPCVD) ஆகியவை மெல்லிய படலங்களை (எ.கா., மின்கடத்தா அடுக்குகள், செயலற்ற அடுக்குகள்) வைப்பதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த செயல்முறைகள் கடுமையான பிளாஸ்மா சூழல்களையும் உள்ளடக்கியது. CVD SiC பூச்சுகள் அறை சுவர்கள் மற்றும் மின்முனைகளை அரிப்பிலிருந்து பாதுகாக்கின்றன, நிலையான படத் தரத்தை உறுதி செய்கின்றன மற்றும் குறைபாடுகளைக் குறைக்கின்றன.
3. அயன் பொருத்துதல் உபகரணங்கள்
தயாரிப்புகள்: CVD SiC பூசப்பட்ட பீம்லைன் கூறுகள் (எ.கா., துளைகள், ஃபாரடே கோப்பைகள்).
பயன்பாடுகள்: அயன் பொருத்துதல் டோபன்ட் அயனிகளை குறைக்கடத்தி அடி மூலக்கூறுகளில் அறிமுகப்படுத்துகிறது. உயர் ஆற்றல் அயனி கற்றைகள் வெளிப்படும் கூறுகளின் தெளிப்பு மற்றும் அரிப்பை ஏற்படுத்தும். CVD SiC இன் கடினத்தன்மை மற்றும் உயர் தூய்மை பீம்லைன் கூறுகளிலிருந்து துகள் உற்பத்தியைக் குறைக்கிறது, இந்த முக்கியமான டோப்பிங் படியின் போது செதில்கள் மாசுபடுவதைத் தடுக்கிறது.
4. எபிடாக்சியல் உலை கூறுகள்
தயாரிப்புகள்: CVD SiC பூசப்பட்ட சசெப்டர்கள் மற்றும் எரிவாயு விநியோகஸ்தர்கள்.
பயன்பாடுகள்: எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி (EPI) என்பது அதிக வெப்பநிலையில் ஒரு அடி மூலக்கூறில் அதிக வரிசைப்படுத்தப்பட்ட படிக அடுக்குகளை வளர்ப்பதை உள்ளடக்கியது. CVD SiC பூசப்பட்ட சசெப்டர்கள் அதிக வெப்பநிலையில் சிறந்த வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் வேதியியல் செயலற்ற தன்மையை வழங்குகின்றன, சீரான வெப்பத்தை உறுதிசெய்கின்றன மற்றும் சசெப்டரின் மாசுபாட்டைத் தடுக்கின்றன, இது உயர்தர எபிடாக்சியல் அடுக்குகளை அடைவதற்கு மிகவும் முக்கியமானது.
சிப் வடிவியல் சுருங்கி, செயல்முறை தேவைகள் தீவிரமடைவதால், உயர்தர CVD SiC பூச்சு சப்ளையர்கள் மற்றும் CVD பூச்சு உற்பத்தியாளர்களுக்கான தேவை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது.
IV. CVD SiC பூச்சு செயல்முறையின் சவால்கள் என்ன?
CVD SiC பூச்சுகளின் பெரும் நன்மைகள் இருந்தபோதிலும், அதன் உற்பத்தி மற்றும் பயன்பாடு இன்னும் சில செயல்முறை சவால்களை எதிர்கொள்கிறது. இந்த சவால்களைத் தீர்ப்பது நிலையான செயல்திறன் மற்றும் செலவு-செயல்திறனை அடைவதற்கான திறவுகோலாகும்.
சவால்கள்:
1. அடி மூலக்கூறுடன் ஒட்டுதல்
வெப்ப விரிவாக்க குணகம் மற்றும் மேற்பரப்பு ஆற்றலில் உள்ள வேறுபாடுகள் காரணமாக, பல்வேறு அடி மூலக்கூறு பொருட்களுடன் (எ.கா., கிராஃபைட், சிலிக்கான், பீங்கான்) வலுவான மற்றும் சீரான ஒட்டுதலை அடைவது SiC சவாலானது. மோசமான ஒட்டுதல் வெப்ப சுழற்சி அல்லது இயந்திர அழுத்தத்தின் போது சிதைவுக்கு வழிவகுக்கும்.
தீர்வுகள்:
மேற்பரப்பு தயாரிப்பு: அசுத்தங்களை அகற்றி பிணைப்புக்கு உகந்த மேற்பரப்பை உருவாக்க அடி மூலக்கூறின் நுணுக்கமான சுத்தம் மற்றும் மேற்பரப்பு சிகிச்சை (எ.கா., பொறித்தல், பிளாஸ்மா சிகிச்சை).
இடை அடுக்கு: வெப்ப விரிவாக்க பொருத்தமின்மையைக் குறைத்து ஒட்டுதலை ஊக்குவிக்க ஒரு மெல்லிய மற்றும் தனிப்பயனாக்கப்பட்ட இடை அடுக்கு அல்லது இடையக அடுக்கை (எ.கா., பைரோலிடிக் கார்பன், TaC - குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளில் CVD TaC பூச்சு போன்றது) வைக்கவும்.
படிவு அளவுருக்களை மேம்படுத்துதல்: SiC படலங்களின் அணுக்கருவாக்கம் மற்றும் வளர்ச்சியை மேம்படுத்தவும் வலுவான இடைமுக பிணைப்பை ஊக்குவிக்கவும் படிவு வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் வாயு விகிதத்தை கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தவும்.
2. பட அழுத்தம் மற்றும் விரிசல்
படிவு அல்லது அதைத் தொடர்ந்து குளிர்விக்கப்படும்போது, SiC படலங்களுக்குள் எஞ்சிய அழுத்தங்கள் உருவாகலாம், இதனால் விரிசல் அல்லது சிதைவு ஏற்படலாம், குறிப்பாக பெரிய அல்லது சிக்கலான வடிவியல்களில்.
தீர்வுகள்:
வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு: வெப்ப அதிர்ச்சி மற்றும் அழுத்தத்தைக் குறைக்க வெப்பமாக்கல் மற்றும் குளிரூட்டும் விகிதங்களைத் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்தவும்.
சாய்வு பூச்சு: அழுத்தத்தைச் சமாளிக்கும் வகையில் பொருள் கலவை அல்லது கட்டமைப்பை படிப்படியாக மாற்ற பல அடுக்கு அல்லது சாய்வு பூச்சு முறைகளைப் பயன்படுத்தவும்.
படிவுக்குப் பிந்தைய அனீலிங்: எஞ்சிய அழுத்தத்தை நீக்கி, படல ஒருமைப்பாட்டை மேம்படுத்த பூசப்பட்ட பாகங்களை அனீல் செய்யவும்.
3. சிக்கலான வடிவவியலில் இணக்கத்தன்மை மற்றும் சீரான தன்மை
முன்னோடி பரவல் மற்றும் எதிர்வினை இயக்கவியலில் உள்ள வரம்புகள் காரணமாக, சிக்கலான வடிவங்கள், உயர் விகிதங்கள் அல்லது உள் சேனல்களைக் கொண்ட பாகங்களில் சீரான தடிமனான மற்றும் இணக்கமான பூச்சுகளை வைப்பது கடினமாக இருக்கலாம்.
தீர்வுகள்:
உலை வடிவமைப்பு உகப்பாக்கம்: முன்னோடிகளின் சீரான விநியோகத்தை உறுதி செய்வதற்காக உகந்த வாயு ஓட்ட இயக்கவியல் மற்றும் வெப்பநிலை சீரான தன்மையுடன் CVD உலைகளை வடிவமைக்கவும்.
செயல்முறை அளவுரு சரிசெய்தல்: சிக்கலான அம்சங்களாக வாயு கட்ட பரவலை மேம்படுத்த படிவு அழுத்தம், ஓட்ட விகிதம் மற்றும் முன்னோடி செறிவு ஆகியவற்றை நன்றாகச் சரிசெய்தல்.
பல-நிலை படிவு: அனைத்து மேற்பரப்புகளும் போதுமான அளவு பூசப்பட்டிருப்பதை உறுதிசெய்ய தொடர்ச்சியான படிவு படிவுகள் அல்லது சுழலும் சாதனங்களைப் பயன்படுத்தவும்.
வி. அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்
கேள்வி 1: குறைக்கடத்தி பயன்பாடுகளில் CVD SiC மற்றும் PVD SiC க்கு இடையிலான முக்கிய வேறுபாடு என்ன?
A: CVD பூச்சுகள் பிளாஸ்மா சூழல்களுக்கு ஏற்ற >99.99% தூய்மையுடன் கூடிய நெடுவரிசை படிக அமைப்புகளாகும்; PVD பூச்சுகள் பெரும்பாலும் <99.9% தூய்மையுடன் கூடிய உருவமற்ற/நானோகிரிஸ்டலின்களாகும், முக்கியமாக அலங்கார பூச்சுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
கேள்வி 2: பூச்சு தாங்கக்கூடிய அதிகபட்ச வெப்பநிலை என்ன?
A: 1650°C (அனீலிங் செயல்முறை போன்றவை) குறுகிய கால சகிப்புத்தன்மை, நீண்ட கால பயன்பாட்டு வரம்பு 1450°C, இந்த வெப்பநிலையை மீறுவது β-SiC இலிருந்து α-SiC க்கு ஒரு கட்ட மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும்.
Q3: வழக்கமான பூச்சு தடிமன் வரம்பு?
A: குறைக்கடத்தி கூறுகள் பெரும்பாலும் 80-150μm ஆகும், மேலும் விமான இயந்திர EBC பூச்சுகள் 300-500μm ஐ எட்டும்.
கேள்வி 4: செலவைப் பாதிக்கும் முக்கிய காரணிகள் யாவை?
A: முன்னோடி தூய்மை (40%), உபகரண ஆற்றல் நுகர்வு (30%), மகசூல் இழப்பு (20%). உயர்நிலை பூச்சுகளின் யூனிட் விலை $5,000/கிலோவை எட்டும்.
Q5: முக்கிய உலகளாவிய சப்ளையர்கள் யார்?
A: ஐரோப்பா மற்றும் அமெரிக்கா: கூர்ஸ்டெக், மெர்சன், அயன்பாண்ட்; ஆசியா: செமிக்ஸ்லாப், வெடெக்செமிகான், காலெக்ஸ் (தைவான்), சைன்டெக் (தைவான்)
இடுகை நேரம்: ஜூன்-09-2025