በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ የሲሲ-የተሸፈኑ ግራፋይት ተንጠልጣይዎች ወሳኝ ሚና እና የትግበራ ጉዳዮች

ሴሚሴራ ሴሚኮንዳክተር ለሴሚኮንዳክተር ማምረቻ መሳሪያዎች ዋና ዋና ክፍሎችን በአለም አቀፍ ደረጃ ለማሳደግ አቅዷል. እ.ኤ.አ. በ 2027 አዲስ 20,000 ካሬ ሜትር ፋብሪካ በጠቅላላው 70 ሚሊዮን ዶላር ኢንቨስትመንት ለማቋቋም አላማ አለን ። ከዋና ዋና ክፍሎቻችን አንዱ፣ የየሲሊኮን ካርቦራይድ (ሲሲ) ዋፈር ተሸካሚ, በተጨማሪም ተጠርጣሪ በመባልም ይታወቃል, ጉልህ እድገቶችን ተመልክቷል. እንግዲያው፣ ዋፍሮቹን የሚይዘው ይህ ትሪ በትክክል ምንድን ነው?

በዋፈር ማምረቻ ሂደት ውስጥ መሳሪያዎችን ለመፍጠር ኤፒታክሲያል ንጣፎች በተወሰኑ የ wafer substrates ላይ የተገነቡ ናቸው። ለምሳሌ የGaAs epitaxial layers የሚዘጋጀው በሲሊኮን ንጥረ ነገሮች ላይ ለ LED መሳሪያዎች ነው፣የሲሲ ኤፒታክሲያል ንብርብሮች እንደ SBDs እና MOSFET ላሉ የሃይል አፕሊኬሽኖች በሲሲሲ substrates ላይ ይበቅላሉ፣ እና የ GaN epitaxial layers የሚገነቡት እንደ HEMTs ላሉ የ RF አፕሊኬሽኖች በከፊል መከላከያ የሲሲ ንጣፎች ላይ ነው። . ይህ ሂደት በጣም የተመካ ነውየኬሚካል ትነት ማስቀመጫ (ሲቪዲ)መሳሪያዎች.

በሲቪዲ መሳሪያዎች ውስጥ እንደ ጋዝ ፍሰት (አግድም ፣ አቀባዊ) ፣ የሙቀት መጠን ፣ ግፊት ፣ መረጋጋት እና ብክለት ባሉ የተለያዩ ምክንያቶች የተነሳ ንጣፎች በብረት ላይ ወይም ለኤፒታክሲያል ክምችት ቀላል መሠረት ሊቀመጡ አይችሉም። ስለዚህ፣ ሲቪዲ ቴክኖሎጂን በመጠቀም ኤፒታክሲየል ማስቀመጥን በማስቻል ንዑሳን ክፍልን ለማስቀመጥ ሱስሴፕተር ጥቅም ላይ ይውላል። ይህ ተጠቂው ነው።በሲሲ-የተሸፈነ ግራፋይት ሱስሴፕተር.

በሲሲ-የተሸፈኑ ግራፋይት ጥርጣሬዎች ነጠላ-ክሪስታል ንጣፎችን ለመደገፍ እና ለማሞቅ በተለምዶ በብረት-ኦርጋኒክ የኬሚካል ትነት ክምችት (MOCVD) መሳሪያዎች ውስጥ ያገለግላሉ። የሙቀት መረጋጋት እና ተመሳሳይነት በሲሲ-የተሸፈኑ ግራፋይት ጥርጣሬዎችለኤፒታክሲያል ቁሶች ጥራት እድገት ወሳኝ ናቸው፣ ይህም የMOCVD መሳሪያዎች ዋና አካል ያደርጋቸዋል (እንደ ቬኮ እና አይክስትሮን ያሉ ዋና ዋና የMOCVD መሣሪያዎች ኩባንያዎች)። በአሁኑ ጊዜ የMOCVD ቴክኖሎጂ በቀላል ፣ ሊቆጣጠረው የሚችል የእድገት መጠን እና ከፍተኛ ንፅህና ስላለው የጋኤን ፊልሞች ለሰማያዊ ኤልኢዲዎች በኤፒታክሲያል እድገት ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ውሏል። እንደ MOCVD ሬአክተር አስፈላጊ አካል፣ እ.ኤ.አለጋኤን ፊልም ኤፒታክሲያል እድገት ተጠርጣሪከፍተኛ ሙቀት መቋቋም፣ ወጥ የሆነ የሙቀት መቆጣጠሪያ፣ የኬሚካል መረጋጋት እና ጠንካራ የሙቀት ድንጋጤ መቋቋም አለበት። ግራፋይት እነዚህን መስፈርቶች በትክክል ያሟላል።

እንደ MOCVD መሳሪያዎች ዋና አካል ፣ ግራፋይት ተንጠልጣይ ነጠላ-ክሪስታል ንጣፎችን ይደግፋል እና ያሞቃል ፣ ይህም የፊልም ቁሳቁሶችን ተመሳሳይነት እና ንፅህናን በቀጥታ ይነካል ። የእሱ ጥራት በቀጥታ የኤፒታክሲያል ቫፈርስ ዝግጅት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል. ነገር ግን፣ በአጠቃቀም መጨመር እና በተለዋዋጭ የስራ ሁኔታዎች፣ ግራፋይት ሱስሴፕተሮች በቀላሉ ያረጁ እና እንደ ፍጆታ ይቆጠራሉ።

የ MOCVD ተጎጂዎችየሚከተሉትን መስፈርቶች ለማሟላት የተወሰኑ የሽፋን ባህሪያት ሊኖራቸው ይገባል.

• - ጥሩ ሽፋን:ሽፋኑ በቆሻሻ ጋዝ አካባቢ ውስጥ እንዳይበላሽ ለመከላከል የግራፍ ጥርጣሬን በከፍተኛ መጠን መሸፈን አለበት.
• - ከፍተኛ የመገጣጠም ጥንካሬ:ሽፋኑ ከግራፋይት ተንሳፋፊው ጋር በጥብቅ መያያዝ አለበት, ብዙ ከፍተኛ ሙቀት እና ዝቅተኛ የሙቀት ዑደቶችን ሳይነቅል ይቋቋማል.
• - የኬሚካል መረጋጋት:ከፍተኛ ሙቀት ባለው እና በከባቢ አየር ውስጥ አለመሳካትን ለማስወገድ ሽፋኑ በኬሚካል የተረጋጋ መሆን አለበት.

ሲሲ ከዝገት የመቋቋም ችሎታ፣ ከፍተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ፣ የሙቀት ድንጋጤ መቋቋም እና ከፍተኛ የኬሚካል መረጋጋት ጋር በጋኤን ኤፒታክሲያል አካባቢ ጥሩ ይሰራል። በተጨማሪም፣ የሲሲ የሙቀት ማስፋፊያ ቅንጅት ከግራፋይት ጋር ተመሳሳይ ነው፣ይህም SiC ለግራፋይት ስሴፕተር ሽፋኖች ተመራጭ ያደርገዋል።

በአሁኑ ጊዜ, የተለመዱ የሲሲ ዓይነቶች 3C, 4H እና 6H ያካትታሉ, እያንዳንዳቸው ለተለያዩ መተግበሪያዎች ተስማሚ ናቸው. ለምሳሌ, 4H-SiC ከፍተኛ ኃይል ያላቸውን መሳሪያዎች ማምረት ይችላል, 6H-SiC የተረጋጋ እና ለኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ መሳሪያዎች ጥቅም ላይ ይውላል, 3C-SiC ከጋኤን መዋቅር ጋር ተመሳሳይ ነው, ይህም ለ GaN epitaxial Layer ምርት እና ለ SiC-GaN RF መሳሪያዎች ተስማሚ ነው. 3C-SiC, እንዲሁም β-SiC በመባልም ይታወቃል, በዋናነት እንደ ፊልም እና ሽፋን ቁሳቁስ ጥቅም ላይ ይውላል, ይህም ለሽፋኖች ዋና ቁሳቁስ ያደርገዋል.

ለማዘጋጀት የተለያዩ ዘዴዎች አሉየሲሲ ሽፋኖችሶል ጄል፣ መክተት፣ መቦረሽ፣ የፕላዝማ መርጨት፣ የኬሚካል ትነት ምላሽ (CVR) እና የኬሚካል ትነት ማስቀመጫ (CVD)ን ጨምሮ።

ከነዚህም መካከል የመክተት ዘዴ ከፍተኛ ሙቀት ያለው ጠንካራ-ደረጃ የማጣቀሚያ ሂደት ነው. የግራፋይት ንኡስ ክፍል ሲ እና ሲ ዱቄትን በያዘ የተከተተ ዱቄት ውስጥ በማስቀመጥ እና በማይነቃነቅ ጋዝ አካባቢ ውስጥ በማስቀመጥ የሲሲ ሽፋን በግራፋይት ንጣፍ ላይ ይመሰረታል። ይህ ዘዴ ቀላል ነው, እና ሽፋኑ ከንጣፉ ጋር በደንብ ይያያዛል. ይሁን እንጂ ሽፋኑ ውፍረት አንድ ወጥነት የለውም እና ቀዳዳዎች ሊኖሩት ይችላል, ይህም ደካማ የኦክሳይድ መቋቋምን ያስከትላል.

የመርጨት ሽፋን ዘዴ

የሚረጭ ሽፋን ዘዴ ፈሳሽ ጥሬ ዕቃዎችን በግራፋይት ንጣፍ ወለል ላይ በመርጨት እና በተወሰነ የሙቀት መጠን ማከምን ያካትታል ሽፋን ለመፍጠር። ይህ ዘዴ ቀላል እና ወጪ ቆጣቢ ነው ነገር ግን በሽፋኑ እና በንጥረ-ነገር መካከል ደካማ ትስስር, ደካማ የሽፋን ተመሳሳይነት እና ዝቅተኛ የኦክሳይድ መከላከያ ያላቸው ቀጭን ሽፋኖች, ረዳት ዘዴዎችን ያስፈልገዋል.

Ion Beam የሚረጭ ዘዴ

Ion beam spraying የ ion beam ሽጉጥ በመጠቀም የቀለጠውን ወይም ከፊል የቀለጠ ቁሳቁሶችን በግራፋይት ንጣፍ ወለል ላይ ይረጫል፣ ይህም በማጠናከሪያ ላይ ሽፋን ይፈጥራል። ይህ ዘዴ ቀላል እና ጥቅጥቅ ያሉ የሲሲ ሽፋኖችን ይፈጥራል. ይሁን እንጂ ቀጫጭን ሽፋኖች ደካማ የኦክስዲሽን መከላከያ አላቸው, ብዙውን ጊዜ ጥራትን ለማሻሻል ለሲሲ ድብልቅ ሽፋን ይጠቀማሉ.

የሶል-ጄል ዘዴ

የሶል-ጄል ዘዴ አንድ ወጥ የሆነ ግልጽ የሆነ የሶል መፍትሄ ማዘጋጀት, የንጥረቱን ወለል መሸፈን እና ማድረቅ እና ማሽቆልቆል በኋላ ሽፋኑን ማግኘትን ያካትታል. ይህ ዘዴ ቀላል እና ወጪ ቆጣቢ ነው ነገር ግን ዝቅተኛ የሙቀት ድንጋጤ የመቋቋም እና የመፍቻ ተጋላጭነት ጋር ሽፋኖችን ያስከትላል, ሰፊውን አተገባበር ይገድባል.

የኬሚካል ትነት ምላሽ (CVR)

ሲቪአር የሲኦ ትነት ለመፍጠር በከፍተኛ ሙቀት Si እና SiO2 ዱቄት ይጠቀማል፣ እሱም ከካርቦን ቁስ አካል ጋር ምላሽ ሲሰጥ የሲሲ ሽፋን ይፈጥራል። የተገኘው የሲሲ ሽፋን ከንጥረ-ነገር ጋር በጥብቅ ይያያዛል, ነገር ግን ሂደቱ ከፍተኛ ምላሽ ሙቀትን እና ወጪዎችን ይጠይቃል.

የኬሚካል ትነት ክምችት (ሲቪዲ)

ሲቪዲ የሲሲ ሽፋኖችን ለማዘጋጀት ዋናው ዘዴ ነው. ጥሬ ዕቃዎች አካላዊ እና ኬሚካላዊ ግብረመልሶች በሚደረጉበት በግራፋይት ንጣፍ ወለል ላይ የጋዝ-ደረጃ ምላሾችን ያካትታል ፣ እንደ ሲሲ ሽፋን ይቀመጣሉ። ሲቪዲ የንጥረቱን ኦክሳይድ እና የጠለፋ መቋቋምን የሚያሻሽሉ በጥብቅ የተሳሰሩ የሲሲ ሽፋኖችን ይፈጥራል። ሆኖም ሲቪዲ ረጅም የማስቀመጫ ጊዜ አለው እና መርዛማ ጋዞችን ሊያካትት ይችላል።

የገበያ ሁኔታ

በሲሲ-የተሸፈነ ግራፋይት ሱስሴተር ገበያ ውስጥ የውጭ አምራቾች ከፍተኛ አመራር እና ከፍተኛ የገበያ ድርሻ አላቸው። ሴሚሴራ የMOCVD መሳሪያዎችን መስፈርቶች ሙሉ በሙሉ በማሟላት የሙቀት መቆጣጠሪያን ፣ የመለጠጥ ሞጁሎችን ፣ ግትርነትን ፣ ጥልፍ ጉድለቶችን እና ሌሎች የጥራት ችግሮችን የሚፈቱ መፍትሄዎችን በመስጠት በግራፋይት ንጣፎች ላይ ወጥ የሆነ የሲሲ ሽፋን እድገት ዋና ቴክኖሎጂዎችን አሸንፏል።

የወደፊት እይታ

የቻይና ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ የMOCVD ኤፒታክሲያል መሣሪያዎችን ወደ አካባቢው በመቀየር እና መተግበሪያዎችን በማስፋፋት በፍጥነት በማደግ ላይ ነው። በሲሲ የተሸፈነው ግራፋይት ሱስሴፕተር ገበያ በፍጥነት እንደሚያድግ ይጠበቃል።

መደምደሚያ

በተዋሃዱ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች ውስጥ እንደ ወሳኝ አካል፣ ዋናውን የምርት ቴክኖሎጂን ማወቅ እና በሲሲ-የተሸፈኑ ግራፋይት ጥርጣሬዎችን አካባቢያዊ ማድረግ ለቻይና ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ስልታዊ ጠቀሜታ አለው። የሀገር ውስጥ በሲሲ-የተሸፈነ ግራፋይት ተንጠልጣይ መስክ እየበለፀገ ነው ፣የምርት ጥራት ዓለም አቀፍ ደረጃ ላይ ደርሷል።ሰሚሴራበዚህ ዘርፍ ግንባር ቀደም አቅራቢ ለመሆን እየጣረ ነው።