குறைக்கடத்தி பாகங்கள் - SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடிப்படை

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளங்கள் பொதுவாக உலோக-கரிம இரசாயன நீராவி படிவு (MOCVD) கருவிகளில் 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 பாத்திரத்தை வகிக்கின்றன, எனவே இது MOCVD உபகரணங்களின் முக்கிய அங்கமாகும்.

செதில் உற்பத்தியின் செயல்பாட்டில், எபிடாக்சியல் அடுக்குகள் மேலும் சில செதில் அடி மூலக்கூறுகளில் சாதனங்களின் உற்பத்தியை எளிதாக்கும் வகையில் 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 உருவாக்குவதற்காக SiC எபிடாக்சியல் அடுக்கு கடத்தும் SiC அடி மூலக்கூறில் வளர்க்கப்படுகிறது; GaN எபிடாக்சியல் லேயர், HEMT மற்றும் தகவல்தொடர்பு போன்ற RF பயன்பாடுகளுக்கான பிற சாதனங்களை மேலும் கட்டமைக்க அரை-காப்பீடு செய்யப்பட்ட SiC அடி மூலக்கூறில் கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த செயல்முறை CVD உபகரணங்களிலிருந்து பிரிக்க முடியாதது.

CVD உபகரணங்களில், அடி மூலக்கூறை நேரடியாக உலோகத்தின் மீது வைக்கவோ அல்லது எபிடாக்சியல் படிவுக்கான அடித்தளத்தில் வைக்கவோ முடியாது, ஏனெனில் இது வாயு ஓட்டம் (கிடைமட்ட, செங்குத்து), வெப்பநிலை, அழுத்தம், நிர்ணயம், மாசுபடுத்துதல் மற்றும் பிற அம்சங்களை உள்ளடக்கியது. தாக்க காரணிகள். எனவே, ஒரு தளம் தேவைப்படுகிறது, பின்னர் அடி மூலக்கூறு வட்டில் வைக்கப்படுகிறது, பின்னர் எபிடாக்சியல் படிவு CVD தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி அடி மூலக்கூறில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, மேலும் இந்த அடிப்படை SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளமாகும் (தட்டு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது).

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளங்கள் பொதுவாக உலோக-கரிம இரசாயன நீராவி படிவு (MOCVD) கருவிகளில் 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 பாத்திரத்தை வகிக்கின்றன, எனவே இது MOCVD உபகரணங்களின் முக்கிய அங்கமாகும்.

உலோக-கரிம இரசாயன நீராவி படிவு (MOCVD) என்பது நீல LED இல் GaN படங்களின் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கான முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும். இது எளிமையான செயல்பாடு, கட்டுப்படுத்தக்கூடிய வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் GaN படங்களின் உயர் தூய்மை ஆகியவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. MOCVD உபகரணங்களின் எதிர்வினை அறையில் ஒரு முக்கிய அங்கமாக, GaN ஃபிலிம் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கு பயன்படுத்தப்படும் தாங்கி தளமானது உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, சீரான வெப்ப கடத்துத்திறன், நல்ல இரசாயன நிலைத்தன்மை, வலுவான வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு போன்றவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். கிராஃபைட் பொருள் சந்திக்க முடியும். மேலே உள்ள நிபந்தனைகள்.

MOCVD உபகரணங்களின் முக்கிய கூறுகளில் ஒன்றாக, கிராஃபைட் அடிப்படை என்பது அடி மூலக்கூறின் கேரியர் மற்றும் வெப்பமூட்டும் உடலாகும், இது நேரடியாக திரைப்படப் பொருளின் சீரான தன்மை மற்றும் தூய்மையை தீர்மானிக்கிறது, எனவே அதன் தரம் நேரடியாக எபிடாக்சியல் தாள் தயாரிப்பை பாதிக்கிறது. நேரம், பயன்பாடுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பு மற்றும் வேலை நிலைமைகளின் மாற்றம் ஆகியவற்றுடன், நுகர்பொருட்களுக்கு சொந்தமானது, அணிவது மிகவும் எளிதானது.

கிராஃபைட் சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் நிலைப்புத்தன்மையைக் கொண்டிருந்தாலும், MOCVD உபகரணங்களின் அடிப்படைக் கூறுகளாக இது ஒரு நல்ல நன்மையைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் உற்பத்தி செயல்பாட்டில், அரிக்கும் வாயுக்கள் மற்றும் உலோகக் கரிமங்களின் எச்சம் மற்றும் அதன் சேவை வாழ்க்கை காரணமாக கிராஃபைட் தூளை அரிக்கும். கிராஃபைட் அடித்தளம் வெகுவாகக் குறைக்கப்படும். அதே நேரத்தில், விழும் கிராஃபைட் தூள் சிப்புக்கு மாசு ஏற்படுத்தும்.

பூச்சு தொழில்நுட்பத்தின் தோற்றம் மேற்பரப்பு தூள் சரிசெய்தல், வெப்ப கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துதல் மற்றும் வெப்ப விநியோகத்தை சமன் செய்யலாம், இது இந்த சிக்கலை தீர்க்க முக்கிய தொழில்நுட்பமாக மாறியுள்ளது. MOCVD உபகரணங்களைப் பயன்படுத்தும் சூழலில் கிராஃபைட் தளம், கிராஃபைட் அடிப்படை மேற்பரப்பு பூச்சு பின்வரும் பண்புகளை சந்திக்க வேண்டும்:

(1) கிராஃபைட் தளத்தை முழுமையாக மூடலாம், மேலும் அடர்த்தி நன்றாக இருக்கும், இல்லையெனில் கிராஃபைட் தளத்தை அரிக்கும் வாயுவில் அரித்துவிடுவது எளிது.

(2) பல உயர் வெப்பநிலை மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலை சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு பூச்சு உதிர்ந்து விடுவது எளிதல்ல என்பதை உறுதிப்படுத்த கிராஃபைட் தளத்துடன் கூடிய கூட்டு வலிமை அதிகமாக உள்ளது.

(3) அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அரிக்கும் வளிமண்டலத்தில் பூச்சு தோல்வியைத் தவிர்க்க இது நல்ல இரசாயன நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது.

SiC ஆனது அரிப்பு எதிர்ப்பு, உயர் வெப்ப கடத்துத்திறன், வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு மற்றும் உயர் இரசாயன நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் GaN எபிடாக்சியல் வளிமண்டலத்தில் நன்றாக வேலை செய்ய முடியும். கூடுதலாக, SiC இன் வெப்ப விரிவாக்கக் குணகம் கிராஃபைட்டிலிருந்து மிகவும் குறைவாகவே வேறுபடுகிறது, எனவே SiC என்பது கிராஃபைட் தளத்தின் மேற்பரப்பு பூச்சுக்கு விருப்பமான பொருளாகும்.

தற்போது, ​​பொதுவான SiC முக்கியமாக 3C, 4H மற்றும் 6H வகையாகும், மேலும் பல்வேறு படிக வகைகளின் SiC பயன்பாடுகள் வேறுபட்டவை. எடுத்துக்காட்டாக, 4H-SiC உயர் சக்தி சாதனங்களைத் தயாரிக்க முடியும்; 6H-SiC மிகவும் நிலையானது மற்றும் ஒளிமின்னழுத்த சாதனங்களை தயாரிக்க முடியும்; GaN உடன் அதன் ஒத்த அமைப்பு காரணமாக, 3C-SiC ஆனது GaN எபிடாக்சியல் லேயரை உருவாக்கவும் SiC-GaN RF சாதனங்களை தயாரிக்கவும் பயன்படுகிறது. 3C-SiC பொதுவாக β-SiC என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் β-SiC இன் முக்கியமான பயன்பாடானது ஒரு படமாகவும் பூச்சு பொருளாகவும் உள்ளது, எனவே β-SiC தற்போது பூச்சுக்கான முக்கிய பொருளாக உள்ளது.

சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு தயாரிக்கும் முறை

தற்போது, ​​SiC பூச்சு தயாரிக்கும் முறைகளில் முக்கியமாக ஜெல்-சோல் முறை, உட்பொதித்தல் முறை, தூரிகை பூச்சு முறை, பிளாஸ்மா தெளிக்கும் முறை, இரசாயன வாயு எதிர்வினை முறை (CVR) மற்றும் இரசாயன நீராவி படிவு முறை (CVD) ஆகியவை அடங்கும்.

உட்பொதிக்கும் முறை:

இந்த முறையானது ஒரு வகையான உயர் வெப்பநிலை திட கட்ட சின்டரிங் ஆகும், இது முக்கியமாக Si தூள் மற்றும் C தூள் கலவையை உட்பொதிக்கும் தூளாகப் பயன்படுத்துகிறது, கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸ் உட்பொதிக்கும் பொடியில் வைக்கப்படுகிறது, மேலும் அதிக வெப்பநிலை சின்டரிங் மந்த வாயுவில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. , இறுதியாக SiC பூச்சு கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் பெறப்படுகிறது. செயல்முறை எளிமையானது மற்றும் பூச்சு மற்றும் அடி மூலக்கூறுக்கு இடையேயான கலவை நல்லது, ஆனால் தடிமன் திசையில் பூச்சுகளின் சீரான தன்மை மோசமாக உள்ளது, இது அதிக துளைகளை உருவாக்குவது மற்றும் மோசமான ஆக்ஸிஜனேற்ற எதிர்ப்பிற்கு வழிவகுக்கும்.

தூரிகை பூச்சு முறை:

தூரிகை பூச்சு முறை முக்கியமாக கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் திரவ மூலப்பொருளை துலக்குவது, பின்னர் பூச்சு தயாரிப்பதற்கு ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் மூலப்பொருளை குணப்படுத்துவது. செயல்முறை எளிமையானது மற்றும் செலவு குறைவு, ஆனால் தூரிகை பூச்சு முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட பூச்சு அடி மூலக்கூறுடன் இணைந்து பலவீனமாக உள்ளது, பூச்சு சீரான தன்மை குறைவாக உள்ளது, பூச்சு மெல்லியதாக உள்ளது மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்ற எதிர்ப்பு குறைவாக உள்ளது, மேலும் உதவ மற்ற முறைகள் தேவை. அது.

பிளாஸ்மா தெளிக்கும் முறை:

பிளாஸ்மா தெளித்தல் முறையானது முக்கியமாக உருகிய அல்லது அரை-உருகிய மூலப்பொருட்களை கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் பிளாஸ்மா துப்பாக்கியால் தெளித்து, பின்னர் திடப்படுத்தி பிணைத்து பூச்சு ஒன்றை உருவாக்குகிறது. இந்த முறை செயல்பட எளிதானது மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் அடர்த்தியான சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு தயாரிக்க முடியும், ஆனால் இந்த முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு பெரும்பாலும் மிகவும் பலவீனமானது மற்றும் பலவீனமான ஆக்ஸிஜனேற்ற எதிர்ப்பிற்கு வழிவகுக்கிறது, எனவே இது பொதுவாக SiC கலவை பூச்சு தயாரிப்பதற்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. பூச்சு தரம்.

ஜெல்-சோல் முறை:

ஜெல்-சோல் முறையானது முக்கியமாக மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பை உள்ளடக்கிய ஒரு சீரான மற்றும் வெளிப்படையான சோல் கரைசலை தயார் செய்து, ஒரு ஜெல்லில் உலர்த்தி, பின்னர் ஒரு பூச்சு பெற சின்டரிங் செய்வதாகும். இந்த முறை செயல்பட எளிதானது மற்றும் குறைந்த செலவில் உள்ளது, ஆனால் உற்பத்தி செய்யப்படும் பூச்சு குறைந்த வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு மற்றும் எளிதில் விரிசல் போன்ற சில குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, எனவே இதை பரவலாகப் பயன்படுத்த முடியாது.

இரசாயன வாயு எதிர்வினை (CVR):

அதிக வெப்பநிலையில் SiO நீராவியை உருவாக்க Si மற்றும் SiO2 தூளைப் பயன்படுத்தி CVR முக்கியமாக SiC பூச்சுகளை உருவாக்குகிறது, மேலும் C பொருள் அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் தொடர்ச்சியான இரசாயன எதிர்வினைகள் ஏற்படுகின்றன. இந்த முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட SiC பூச்சு அடி மூலக்கூறுடன் நெருக்கமாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, ஆனால் எதிர்வினை வெப்பநிலை அதிகமாக உள்ளது மற்றும் செலவு அதிகமாக உள்ளது.

இரசாயன நீராவி படிவு (CVD):

தற்போது, ​​அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் SiC பூச்சு தயாரிப்பதற்கான முக்கிய தொழில்நுட்பம் CVD ஆகும். முக்கிய செயல்முறையானது அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் வாயு கட்ட எதிர்வினைப் பொருளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் எதிர்வினைகளின் தொடர் ஆகும், மேலும் இறுதியாக SiC பூச்சு அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் படிவு மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது. CVD தொழில்நுட்பத்தால் தயாரிக்கப்பட்ட SiC பூச்சு அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் நெருக்கமாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, இது அடி மூலக்கூறு பொருளின் ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பு மற்றும் நீக்குதல் எதிர்ப்பை திறம்பட மேம்படுத்துகிறது, ஆனால் இந்த முறையின் படிவு நேரம் அதிகமாக உள்ளது, மேலும் எதிர்வினை வாயு ஒரு குறிப்பிட்ட நச்சுத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. வாயு.

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தின் சந்தை நிலைமை

வெளிநாட்டு உற்பத்தியாளர்கள் ஆரம்பத்தில் தொடங்கியபோது, ​​அவர்கள் தெளிவான முன்னணி மற்றும் அதிக சந்தைப் பங்கைக் கொண்டிருந்தனர். சர்வதேச அளவில், SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தின் முக்கிய சப்ளையர்கள் டச்சு Xycard, ஜெர்மனி SGL கார்பன் (SGL), ஜப்பான் டோயோ கார்பன், யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸ் MEMC மற்றும் பிற நிறுவனங்கள், இவை அடிப்படையில் சர்வதேச சந்தையை ஆக்கிரமித்துள்ளன. கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸின் மேற்பரப்பில் SiC பூச்சுகளின் சீரான வளர்ச்சியின் முக்கிய தொழில்நுட்பத்தை சீனா உடைத்திருந்தாலும், உயர்தர கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸ் இன்னும் ஜெர்மன் SGL, ஜப்பான் டோயோ கார்பன் மற்றும் பிற நிறுவனங்களை நம்பியுள்ளது, உள்நாட்டு நிறுவனங்களால் வழங்கப்படும் கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸ் சேவையை பாதிக்கிறது. வெப்ப கடத்துத்திறன், மீள் மாடுலஸ், திடமான மாடுலஸ், லட்டு குறைபாடுகள் மற்றும் பிற தர சிக்கல்கள் காரணமாக வாழ்க்கை. எம்ஓசிவிடி கருவிகள் SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியாது.

சீனாவின் குறைக்கடத்தி தொழில் வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது, MOCVD எபிடாக்சியல் உபகரணங்களின் உள்ளூர்மயமாக்கல் வீதத்தின் படிப்படியான அதிகரிப்பு மற்றும் பிற செயல்முறை பயன்பாடுகளின் விரிவாக்கம், எதிர்கால SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடிப்படை தயாரிப்பு சந்தை வேகமாக வளரும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. பூர்வாங்க தொழில் மதிப்பீடுகளின்படி, உள்நாட்டு கிராஃபைட் அடிப்படை சந்தை அடுத்த சில ஆண்டுகளில் 500 மில்லியன் யுவானைத் தாண்டும்.

SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் அடித்தளமானது, கலவை குறைக்கடத்தி தொழில்மயமாக்கல் உபகரணங்களின் முக்கிய அங்கமாகும், அதன் உற்பத்தி மற்றும் உற்பத்தியின் முக்கிய தொழில்நுட்பத்தை மாஸ்டரிங் செய்கிறது, மேலும் முழு மூலப்பொருள்-செயல்முறை-உபகரணத் தொழில் சங்கிலியின் உள்ளூர்மயமாக்கலை உணர்ந்துகொள்வது வளர்ச்சியை உறுதிசெய்வதில் பெரும் மூலோபாய முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. சீனாவின் குறைக்கடத்தி தொழில். உள்நாட்டு SiC பூசப்பட்ட கிராஃபைட் தளத்தின் புலம் வளர்ந்து வருகிறது, மேலும் தயாரிப்பு தரம் விரைவில் சர்வதேச மேம்பட்ட நிலையை அடையலாம்.