செமிகண்டக்டர் துறையில் SiC அடி மூலக்கூறுகள் மற்றும் படிக வளர்ச்சியின் முக்கிய பங்கு

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) தொழில் சங்கிலியில், அடி மூலக்கூறு சப்ளையர்கள் குறிப்பிடத்தக்க அந்நியச் செலாவணியைப் பெற்றுள்ளனர், முதன்மையாக மதிப்பு விநியோகம் காரணமாக.SiC அடி மூலக்கூறுகள் மொத்த மதிப்பில் 47% ஆகும், அதைத் தொடர்ந்து எபிடாக்சியல் அடுக்குகள் 23%, சாதன வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி மீதமுள்ள 30% ஆகும். இந்த தலைகீழ் மதிப்பு சங்கிலி அடி மூலக்கூறு மற்றும் எபிடாக்சியல் அடுக்கு உற்பத்திக்கு உள்ளார்ந்த உயர் தொழில்நுட்ப தடைகளிலிருந்து உருவாகிறது.

3 முக்கிய சவால்கள் SiC அடி மூலக்கூறு வளர்ச்சியை பாதிக்கின்றன:கடுமையான வளர்ச்சி நிலைமைகள், மெதுவான வளர்ச்சி விகிதங்கள் மற்றும் படிகவியல் தேவைகளை கோருகிறது. இந்த சிக்கல்கள் அதிக செயலாக்க சிரமத்திற்கு பங்களிக்கின்றன, இறுதியில் குறைந்த தயாரிப்பு விளைச்சல் மற்றும் அதிக செலவுகளை விளைவிக்கும். மேலும், எபிடாக்சியல் லேயரின் தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து செறிவு ஆகியவை இறுதி சாதனத்தின் செயல்திறனை நேரடியாக பாதிக்கும் முக்கியமான அளவுருக்கள் ஆகும்.

SiC அடி மூலக்கூறு உற்பத்தி செயல்முறை:

மூலப்பொருள் தொகுப்பு:உயர்-தூய்மை சிலிக்கான் மற்றும் கார்பன் பொடிகள் ஒரு குறிப்பிட்ட செய்முறையின் படி உன்னிப்பாக கலக்கப்படுகின்றன. இந்த கலவையானது SiC துகள்களை கட்டுப்படுத்தப்பட்ட படிக அமைப்பு மற்றும் துகள் அளவுடன் ஒருங்கிணைக்க உயர்-வெப்பநிலை எதிர்வினைக்கு (2000°C க்கு மேல்) உட்படுகிறது. அடுத்தடுத்த நசுக்குதல், சல்லடை மற்றும் சுத்தம் செய்யும் செயல்முறைகள் படிக வளர்ச்சிக்கு ஏற்ற உயர்-தூய்மை SiC தூளை அளிக்கிறது.

படிக வளர்ச்சி:SiC அடி மூலக்கூறு உற்பத்தியில் மிக முக்கியமான படியாக, படிக வளர்ச்சி அடி மூலக்கூறின் மின் பண்புகளை ஆணையிடுகிறது. தற்போது, ​​இயற்பியல் நீராவி போக்குவரத்து (PVT) முறை வணிகரீதியான SiC படிக வளர்ச்சியில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. மாற்றீடுகளில் உயர்-வெப்பநிலை இரசாயன நீராவி படிவு (HT-CVD) மற்றும் திரவ நிலை எபிடாக்ஸி (LPE) ஆகியவை அடங்கும், இருப்பினும் அவற்றின் வணிகத் தழுவல் குறைவாகவே உள்ளது.

படிக செயலாக்கம்:இந்த கட்டத்தில் SiC பவுல்களை மெருகூட்டப்பட்ட செதில்களாக மாற்றுவதை உள்ளடக்கியது: இங்காட் செயலாக்கம், செதில் வெட்டுதல், அரைத்தல், மெருகூட்டுதல் மற்றும் சுத்தம் செய்தல். ஒவ்வொரு அடிக்கும் உயர் துல்லியமான உபகரணங்கள் மற்றும் நிபுணத்துவம் தேவைப்படுகிறது, இறுதியில் இறுதி SiC அடி மூலக்கூறின் தரம் மற்றும் செயல்திறனை உறுதி செய்கிறது.

1. SiC கிரிஸ்டல் வளர்ச்சியில் தொழில்நுட்ப சவால்கள்:

SiC படிக வளர்ச்சி பல தொழில்நுட்ப தடைகளை எதிர்கொள்கிறது:

உயர் வளர்ச்சி வெப்பநிலை:2300°C ஐத் தாண்டினால், இந்த வெப்பநிலைகள் வளர்ச்சி உலைக்குள் வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தம் ஆகிய இரண்டின் மீதும் கடுமையான கட்டுப்பாடு தேவை.

பாலிடிபிசம் கட்டுப்பாடு:SiC 250க்கும் மேற்பட்ட பாலிடைப்களை வெளிப்படுத்துகிறது, 4H-SiC மின்னணு பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் விரும்பத்தக்கது. இந்த குறிப்பிட்ட பாலிடைப்பை அடைவதற்கு சிலிக்கான்-க்கு-கார்பன் விகிதம், வெப்பநிலை சாய்வு மற்றும் வளர்ச்சியின் போது வாயு ஓட்ட இயக்கவியல் ஆகியவற்றின் மீது துல்லியமான கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது.

மெதுவான வளர்ச்சி விகிதம்:PVT, வணிக ரீதியாக நிறுவப்பட்டாலும், தோராயமாக 0.3-0.5mm/h மெதுவான வளர்ச்சி விகிதங்களால் பாதிக்கப்படுகிறது. 2cm படிகத்தை வளர்ப்பதற்கு தோராயமாக 7 நாட்கள் ஆகும், அதிகபட்ச அடையக்கூடிய படிக நீளம் 3-5cm மட்டுமே. இது சிலிக்கான் படிக வளர்ச்சியுடன் முற்றிலும் முரண்படுகிறது, அங்கு பவுல்ஸ் 72 மணி நேரத்திற்குள் 2-3 மீ உயரத்தை அடைகிறது, விட்டம் 6-8 அங்குலங்கள் மற்றும் புதிய வசதிகளில் 12 அங்குலங்கள் கூட அடையும். இந்த முரண்பாடு பொதுவாக 4 முதல் 6 அங்குலங்கள் வரை இருக்கும், SiC இங்காட் விட்டத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது.

இயற்பியல் நீராவி போக்குவரத்து (PVT) வணிகரீதியான SiC படிக வளர்ச்சியில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, உயர் வெப்பநிலை இரசாயன நீராவி படிவு (HT-CVD) மற்றும் திரவ நிலை எபிடாக்ஸி (LPE) போன்ற மாற்று முறைகள் தனித்துவமான நன்மைகளை வழங்குகின்றன. இருப்பினும், அவற்றின் வரம்புகளைக் கடந்து, வளர்ச்சி விகிதங்கள் மற்றும் படிகத் தரத்தை மேம்படுத்துவது பரந்த SiC தொழில் தழுவலுக்கு முக்கியமானது.

இந்த படிக வளர்ச்சி நுட்பங்களின் ஒப்பீட்டு கண்ணோட்டம் இங்கே:

(1) உடல் நீராவி போக்குவரத்து (PVT):

கொள்கை: SiC படிக வளர்ச்சிக்கான "பதங்கமாதல்-போக்குவரத்து-மறுபடிகமயமாக்கல்" பொறிமுறையைப் பயன்படுத்துகிறது.

செயல்முறை: உயர் தூய்மை கார்பன் மற்றும் சிலிக்கான் பொடிகள் துல்லியமான விகிதங்களில் கலக்கப்படுகின்றன. SiC தூள் மற்றும் ஒரு விதை படிகம் முறையே ஒரு வளர்ச்சி உலைக்குள் ஒரு சிலுவையின் கீழ் மற்றும் மேல் வைக்கப்படுகின்றன. 2000°Cக்கு அதிகமான வெப்பநிலையானது வெப்பநிலை சாய்வை உருவாக்குகிறது, இதனால் SiC பொடியானது விதைப் படிகத்தின் மீது பதங்கமடைகிறது மற்றும் மறுபடிகமாகி, பவுலை உருவாக்குகிறது.

குறைபாடுகள்: மெதுவான வளர்ச்சி விகிதங்கள் (7 நாட்களில் தோராயமாக 2 செ.மீ.), வளர்ந்த படிகத்தின் அதிக குறைபாடு அடர்த்திக்கு வழிவகுக்கும் ஒட்டுண்ணி எதிர்வினைகளுக்கு எளிதில் பாதிக்கப்படுகிறது.

(2) உயர் வெப்பநிலை இரசாயன நீராவி படிவு (HT-CVD):

கொள்கை: 2000-2500 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில், சிலேன், ஈத்தேன் அல்லது புரொப்பேன் மற்றும் ஹைட்ரஜன் போன்ற உயர்-தூய்மை முன்னோடி வாயுக்கள் எதிர்வினை அறைக்குள் அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த வாயுக்கள் உயர் வெப்பநிலை மண்டலத்தில் சிதைந்து, வாயு SiC முன்னோடிகளை உருவாக்குகின்றன, அவை பின்னர் குறைந்த வெப்பநிலை மண்டலத்தில் ஒரு விதை படிகத்தின் மீது படிக மற்றும் படிகமாக்குகின்றன.

நன்மைகள்: தொடர்ச்சியான படிக வளர்ச்சியை செயல்படுத்துகிறது, அதிக தூய்மையான வாயு முன்னோடிகளைப் பயன்படுத்துகிறது, இதன் விளைவாக அதிக தூய்மையான SiC படிகங்கள் குறைவான குறைபாடுகளுடன் இருக்கும்.

குறைபாடுகள்: மெதுவான வளர்ச்சி விகிதங்கள் (தோராயமாக 0.4-0.5mm/h), அதிக உபகரணங்கள் மற்றும் செயல்பாட்டு செலவுகள், எரிவாயு நுழைவாயில்கள் மற்றும் கடைகளில் அடைப்பு ஏற்படுவதற்கான வாய்ப்பு.

(3) திரவ நிலை எபிடாக்ஸி (LPE):

(உங்கள் பகுதியில் சேர்க்கப்படவில்லை என்றாலும், முழுமைக்காக LPE பற்றிய சுருக்கமான கண்ணோட்டத்தைச் சேர்க்கிறேன்.)

கொள்கை: "கரைப்பு-மழைப்பொழிவு" பொறிமுறையைப் பயன்படுத்துகிறது. 1400-1800 டிகிரி செல்சியஸ் வரையிலான வெப்பநிலையில், கார்பன் உயர் தூய்மையான சிலிக்கான் உருகலில் கரைக்கப்படுகிறது. SiC படிகங்கள் குளிர்ச்சியடையும் போது சூப்பர்சாச்சுரேட்டட் கரைசலில் இருந்து வெளியேறும்.

நன்மைகள்: குறைந்த வளர்ச்சி வெப்பநிலை குளிர்ச்சியின் போது வெப்ப அழுத்தங்களைக் குறைக்கிறது, இதன் விளைவாக குறைந்த குறைபாடு அடர்த்தி மற்றும் அதிக படிக தரம். PVT உடன் ஒப்பிடும்போது கணிசமாக வேகமான வளர்ச்சி விகிதங்களை வழங்குகிறது.

குறைபாடுகள்: க்ரூசிபிளில் இருந்து உலோக மாசுபாட்டிற்கு வாய்ப்புள்ளது, அடையக்கூடிய படிக அளவுகளில் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது, முதன்மையாக ஆய்வக அளவிலான வளர்ச்சிக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது.

ஒவ்வொரு முறையும் தனிப்பட்ட நன்மைகள் மற்றும் வரம்புகளை வழங்குகிறது. உகந்த வளர்ச்சி நுட்பத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பது குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டுத் தேவைகள், செலவுக் கருத்தில் மற்றும் விரும்பிய படிக பண்புகள் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது.

2. SiC கிரிஸ்டல் செயலாக்க சவால்கள் மற்றும் தீர்வுகள்:

வேஃபர் ஸ்லைசிங்:SiC இன் கடினத்தன்மை, உடையக்கூடிய தன்மை மற்றும் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பு ஆகியவை வெட்டுவதை சவாலாக ஆக்குகின்றன. பாரம்பரிய வைரக் கம்பி அறுக்கும் நேரம், வீணானது மற்றும் விலை உயர்ந்தது. ஸ்லைசிங் திறன் மற்றும் செதில் விளைச்சலை மேம்படுத்த லேசர் டைசிங் மற்றும் குளிர் பிளவு நுட்பங்கள் ஆகியவை தீர்வுகளில் அடங்கும்.

செதில் மெலிதல்:SiC இன் குறைந்த எலும்பு முறிவு கடினத்தன்மை மெல்லியதாக இருக்கும் போது விரிசலுக்கு ஆளாகிறது, சீரான தடிமன் குறைப்பைத் தடுக்கிறது. தற்போதைய நுட்பங்கள் சுழற்சி அரைப்பதை நம்பியுள்ளன, இது சக்கர உடைகள் மற்றும் மேற்பரப்பு சேதத்தால் பாதிக்கப்படுகிறது. மீயொலி அதிர்வு-உதவி அரைத்தல் மற்றும் மின்வேதியியல் இயந்திர மெருகூட்டல் போன்ற மேம்பட்ட முறைகள் பொருள் அகற்றும் விகிதங்களை அதிகரிக்கவும் மேற்பரப்பு குறைபாடுகளைக் குறைக்கவும் ஆராயப்படுகின்றன.

3. எதிர்காலக் கண்ணோட்டம்:

SiC படிக வளர்ச்சி மற்றும் செதில் செயலாக்கத்தை மேம்படுத்துவது பரவலான SiC தத்தெடுப்புக்கு முக்கியமானது. எதிர்கால ஆராய்ச்சி வளர்ச்சி விகிதங்களை அதிகரிப்பது, படிக தரத்தை மேம்படுத்துதல் மற்றும் இந்த நம்பிக்கைக்குரிய குறைக்கடத்தி பொருளின் முழு திறனையும் திறக்க செதில் செயலாக்க செயல்திறனை மேம்படுத்துதல் ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்தும்.**