SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி உலையின் வெவ்வேறு தொழில்நுட்ப வழிகள்

சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறுகள் பல குறைபாடுகளைக் கொண்டிருக்கின்றன மற்றும் நேரடியாக செயலாக்க முடியாது. சிப் செதில்களை உருவாக்க ஒரு எபிடாக்சியல் செயல்முறை மூலம் ஒரு குறிப்பிட்ட ஒற்றை படிக மெல்லிய படலத்தை அவற்றின் மீது வளர்க்க வேண்டும். இந்த மெல்லிய படலம் எபிடாக்சியல் அடுக்கு ஆகும். ஏறக்குறைய அனைத்து சிலிக்கான் கார்பைடு சாதனங்களும் எபிடாக்சியல் பொருட்களில் உணரப்படுகின்றன. உயர்தர சிலிக்கான் கார்பைடு ஒரே மாதிரியான எபிடாக்சியல் பொருட்கள் சிலிக்கான் கார்பைடு சாதனங்களின் வளர்ச்சிக்கு அடிப்படையாகும். எபிடாக்சியல் பொருட்களின் செயல்திறன் நேரடியாக சிலிக்கான் கார்பைடு சாதனங்களின் செயல்திறன் உணர்தலை தீர்மானிக்கிறது.

உயர் மின்னோட்டம் மற்றும் அதிக நம்பகத்தன்மை கொண்ட சிலிக்கான் கார்பைடு சாதனங்கள் மேற்பரப்பு உருவவியல், குறைபாடு அடர்த்தி, ஊக்கமருந்து மற்றும் எபிடாக்சியல் பொருட்களின் தடிமன் சீரான தன்மை ஆகியவற்றில் மிகவும் கடுமையான தேவைகளை முன்வைத்துள்ளன. பெரிய அளவு, குறைந்த குறைபாடு அடர்த்தி மற்றும் அதிக சீரான தன்மைசிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்ஸிசிலிக்கான் கார்பைடு தொழில்துறையின் வளர்ச்சிக்கு முக்கியமாக மாறியுள்ளது.

உயர்தர தயாரிப்புசிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்ஸிமேம்பட்ட செயல்முறைகள் மற்றும் உபகரணங்கள் தேவை. மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி முறை இரசாயன நீராவி படிவு (CVD) ஆகும், இது எபிடாக்சியல் ஃபிலிம் தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து செறிவு ஆகியவற்றின் துல்லியமான கட்டுப்பாடு, குறைவான குறைபாடுகள், மிதமான வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் தானியங்கி செயல்முறை கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. இது வெற்றிகரமாக வணிகமயமாக்கப்பட்ட நம்பகமான தொழில்நுட்பமாகும்.

சிலிக்கான் கார்பைடு CVD epitaxy பொதுவாக சூடான சுவர் அல்லது சூடான சுவர் CVD உபகரணங்களைப் பயன்படுத்துகிறது, இது அதிக வளர்ச்சி வெப்பநிலை நிலைகளின் கீழ் (1500-1700℃) எபிடாக்சியல் அடுக்கு 4H படிக SiC இன் தொடர்ச்சியை உறுதி செய்கிறது. பல வருட வளர்ச்சிக்குப் பிறகு, சூடான சுவர் அல்லது சூடான சுவர் CVD, நுழைவாயில் வாயு ஓட்டத்தின் திசைக்கும் அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்புக்கும் இடையிலான உறவின்படி கிடைமட்ட கிடைமட்ட அமைப்பு உலைகள் மற்றும் செங்குத்து செங்குத்து அமைப்பு உலைகள் என பிரிக்கலாம்.

சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் உலையின் தரம் முக்கியமாக மூன்று குறிகாட்டிகளைக் கொண்டுள்ளது. முதலாவது எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி செயல்திறன், தடிமன் சீரான தன்மை, ஊக்கமருந்து சீரான தன்மை, குறைபாடு விகிதம் மற்றும் வளர்ச்சி விகிதம் உட்பட; இரண்டாவது வெப்பமூட்டும்/குளிரூட்டும் வீதம், அதிகபட்ச வெப்பநிலை, வெப்பநிலை சீரான தன்மை உள்ளிட்ட உபகரணங்களின் வெப்பநிலை செயல்திறன்; இறுதியாக, அலகு விலை மற்றும் உற்பத்தி திறன் உட்பட உபகரணங்களின் செலவு செயல்திறன்.

மூன்று வகையான சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி உலைகளுக்கு இடையே உள்ள வேறுபாடுகள்

சூடான சுவர் கிடைமட்ட CVD, சூடான சுவர் கிரக CVD மற்றும் அரை-சூடான சுவர் செங்குத்து CVD ஆகியவை இந்த கட்டத்தில் வணிக ரீதியாகப் பயன்படுத்தப்படும் முக்கிய எபிடாக்சியல் உபகரண தொழில்நுட்ப தீர்வுகளாகும். மூன்று தொழில்நுட்ப உபகரணங்களும் அவற்றின் சொந்த குணாதிசயங்களைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் தேவைகளுக்கு ஏற்ப தேர்ந்தெடுக்கப்படலாம். கட்டமைப்பு வரைபடம் கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது:

சூடான சுவர் கிடைமட்ட CVD அமைப்பு பொதுவாக காற்று மிதத்தல் மற்றும் சுழற்சி மூலம் இயக்கப்படும் ஒற்றை-செதில் பெரிய அளவிலான வளர்ச்சி அமைப்பாகும். நல்ல இன்-வேஃபர் குறிகாட்டிகளை அடைவது எளிது. இத்தாலியில் உள்ள LPE நிறுவனத்தின் பிரதிநிதி மாதிரி Pe1O6 ஆகும். இந்த இயந்திரம் 900℃ இல் செதில்களை தானாக ஏற்றுதல் மற்றும் இறக்குதல் ஆகியவற்றை உணர முடியும். முக்கிய அம்சங்கள் அதிக வளர்ச்சி விகிதம், குறுகிய எபிடாக்சியல் சுழற்சி, செதில் மற்றும் உலைகளுக்கு இடையே நல்ல நிலைத்தன்மை போன்றவை. இது சீனாவில் அதிக சந்தைப் பங்கைக் கொண்டுள்ளது.

LPE உத்தியோகபூர்வ அறிக்கைகளின்படி, முக்கிய பயனர்களின் பயன்பாட்டுடன் இணைந்து, Pe1O6 எபிடாக்சியல் உலை மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் 30μm க்கும் குறைவான தடிமன் கொண்ட 100-150mm (4-6 அங்குலங்கள்) 4H-SiC எபிடாக்சியல் செதில் தயாரிப்புகள் பின்வரும் குறிகாட்டிகளை நிலையானதாக அடைய முடியும்: உள்-வேஃபர் எபிடாக்சியல் தடிமன் சீரற்ற தன்மை ≤2%, உள்-வேஃபர் ஊக்கமருந்து செறிவு சீரற்ற தன்மை ≤5%, மேற்பரப்பு குறைபாடு அடர்த்தி ≤1cm-2, மேற்பரப்பு குறைபாடு இல்லாத பகுதி (2mm×2mm அலகு செல்) ≥90%.

உள்நாட்டு நிறுவனங்களான JSG, CETC 48, NAURA மற்றும் NASO ஆகியவை ஒரே மாதிரியான செயல்பாடுகளைக் கொண்ட மோனோலிதிக் சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் உபகரணங்களை உருவாக்கி பெரிய அளவிலான ஏற்றுமதிகளை அடைந்துள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, பிப்ரவரி 2023 இல், JSG 6-இன்ச் டபுள்-வேஃபர் SiC எபிடாக்சியல் உபகரணத்தை வெளியிட்டது. ஒரே உலையில் இரண்டு எபிடாக்சியல் செதில்களை வளர்ப்பதற்கு எதிர்வினை அறையின் கிராஃபைட் பகுதிகளின் மேல் மற்றும் கீழ் அடுக்குகளின் மேல் மற்றும் கீழ் அடுக்குகளை உபகரணங்கள் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் மேல் மற்றும் கீழ் செயல்முறை வாயுக்களை தனித்தனியாக ≤ வெப்பநிலை வேறுபாட்டுடன் கட்டுப்படுத்தலாம். 5°C, இது மோனோலிதிக் கிடைமட்ட எபிடாக்சியல் உலைகளின் போதிய உற்பத்தித் திறனின் குறைபாட்டை திறம்பட ஈடுசெய்கிறது. முக்கிய உதிரி பாகம்SiC பூச்சு அரை நிலவு பாகங்கள்.பயனர்களுக்கு 6 இன்ச் மற்றும் 8 இன்ச் அரை நிலவு பாகங்களை வழங்குகிறோம்.

சூடான-சுவர் கிரக CVD அமைப்பு, அடித்தளத்தின் கிரக அமைப்புடன், ஒரு உலையில் பல செதில்களின் வளர்ச்சி மற்றும் அதிக வெளியீட்டு திறன் ஆகியவற்றால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. ஜெர்மனியின் Aixtron இன் AIXG5WWC (8X150mm) மற்றும் G10-SiC (9×150mm அல்லது 6×200mm) தொடர் எபிடாக்சியல் உபகரணங்களின் பிரதிநிதி மாதிரிகள்.

Aixtron இன் அதிகாரப்பூர்வ அறிக்கையின்படி, G10 எபிடாக்சியல் ஃபர்னேஸால் உற்பத்தி செய்யப்படும் 10μm தடிமன் கொண்ட 6-இன்ச் 4H-SiC எபிடாக்சியல் வேஃபர் தயாரிப்புகள் பின்வரும் குறிகாட்டிகளை நிலையாக அடைய முடியும்: இடை-வேஃபர் எபிடாக்சியல் தடிமன் விலகல் ±2.5%, உள்-வேஃபர் தடிமன் எபிடாக்சியல் 2% இல்லாமை, ±5% இடை-வேஃபர் ஊக்கமருந்து செறிவு விலகல், உள்-வேஃபர் ஊக்கமருந்து செறிவு அல்லாத சீரான <2%.

இப்போது வரை, இந்த வகை மாதிரியானது உள்நாட்டு பயனர்களால் அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் தொகுதி உற்பத்தி தரவு போதுமானதாக இல்லை, இது ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு அதன் பொறியியல் பயன்பாட்டை கட்டுப்படுத்துகிறது. கூடுதலாக, வெப்பநிலை புலம் மற்றும் ஓட்டக் களக் கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் மல்டி-வேஃபர் எபிடாக்சியல் உலைகளின் உயர் தொழில்நுட்பத் தடைகள் காரணமாக, இதேபோன்ற உள்நாட்டு உபகரணங்களின் வளர்ச்சி இன்னும் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு நிலையில் உள்ளது, மேலும் மாற்று மாதிரி எதுவும் இல்லை. , TaC பூச்சு அல்லது SiC பூச்சுடன் 6 இன்ச் மற்றும் 8 இன்ச் போன்ற Aixtron Planetary susceptor ஐ வழங்க முடியும்.

அரை-சூடான சுவர் செங்குத்து CVD அமைப்பு முக்கியமாக வெளிப்புற இயந்திர உதவி மூலம் அதிக வேகத்தில் சுழலும். அதன் சிறப்பியல்பு என்னவென்றால், பிசுபிசுப்பான அடுக்கின் தடிமன் குறைந்த எதிர்வினை அறை அழுத்தத்தால் திறம்பட குறைக்கப்படுகிறது, இதன் மூலம் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி விகிதம் அதிகரிக்கிறது. அதே நேரத்தில், அதன் எதிர்வினை அறைக்கு மேல் சுவர் இல்லை, அதில் SiC துகள்கள் டெபாசிட் செய்யப்படலாம், மேலும் விழும் பொருட்களை உருவாக்குவது எளிதானது அல்ல. குறைபாடுகளைக் கட்டுப்படுத்துவதில் இது ஒரு உள்ளார்ந்த நன்மையைக் கொண்டுள்ளது. ஜப்பானின் நுஃப்லேரின் ஒற்றை-செதில் எபிடாக்சியல் உலைகளான EPIREVOS6 மற்றும் EPIREVOS8 ஆகியவை பிரதிநிதி மாதிரிகள்.

Nuflare இன் படி, EPIREVOS6 சாதனத்தின் வளர்ச்சி விகிதம் 50μm/h ஐ விட அதிகமாக இருக்கும், மேலும் எபிடாக்சியல் வேஃபரின் மேற்பரப்பு குறைபாடு அடர்த்தி 0.1cm-²க்குக் கீழே கட்டுப்படுத்தப்படலாம்; சீரான கட்டுப்பாட்டின் அடிப்படையில், நுஃப்லேர் பொறியாளர் யோஷியாகி டைகோ EPIREVOS6 ஐப் பயன்படுத்தி வளர்க்கப்பட்ட 10μm தடிமன் 6-இன்ச் எபிடாக்சியல் வேஃபரின் உள்-வேஃபர் சீரான முடிவுகளைப் புகாரளித்தார், மேலும் உள்-வேஃபர் தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து செறிவு அல்லாத சீரான தன்மை முறையே 1% மற்றும் 2.6% ஐ எட்டியது. SiC பூசப்பட்ட உயர் தூய்மை கிராஃபைட் பாகங்களை நாங்கள் வழங்குகிறோம்மேல் கிராஃபைட் சிலிண்டர்.

தற்போது, ​​கோர் மூன்றாம் தலைமுறை மற்றும் JSG போன்ற உள்நாட்டு உபகரண உற்பத்தியாளர்கள் இதே போன்ற செயல்பாடுகளுடன் எபிடாக்சியல் உபகரணங்களை வடிவமைத்து அறிமுகப்படுத்தியுள்ளனர், ஆனால் அவை பெரிய அளவில் பயன்படுத்தப்படவில்லை.

பொதுவாக, மூன்று வகையான உபகரணங்கள் அவற்றின் சொந்த குணாதிசயங்களைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் வெவ்வேறு பயன்பாட்டுத் தேவைகளில் ஒரு குறிப்பிட்ட சந்தைப் பங்கைக் கொண்டுள்ளன:

சூடான சுவர் கிடைமட்ட CVD அமைப்பு அதிவேக வளர்ச்சி விகிதம், தரம் மற்றும் சீரான தன்மை, எளிமையான உபகரண செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்பு மற்றும் முதிர்ந்த பெரிய அளவிலான உற்பத்தி பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், ஒற்றை-செதில் வகை மற்றும் அடிக்கடி பராமரிப்பு காரணமாக, உற்பத்தி திறன் குறைவாக உள்ளது; சூடான சுவர் கிரக CVD பொதுவாக 6 (துண்டு) × 100 மிமீ (4 அங்குலம்) அல்லது 8 (துண்டு) × 150 மிமீ (6 அங்குலம்) தட்டு அமைப்பை ஏற்றுக்கொள்கிறது, இது உற்பத்தித் திறனின் அடிப்படையில் சாதனங்களின் உற்பத்தித் திறனை பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது, ஆனால் பல துண்டுகளின் நிலைத்தன்மையைக் கட்டுப்படுத்துவது கடினம், மேலும் உற்பத்தி மகசூல் இன்னும் பெரிய பிரச்சனையாக உள்ளது; அரை-சூடான சுவர் செங்குத்து CVD ஒரு சிக்கலான அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் எபிடாக்சியல் செதில் உற்பத்தியின் தரக் குறைபாடு கட்டுப்பாடு சிறப்பாக உள்ளது, இதற்கு மிகவும் வளமான உபகரண பராமரிப்பு மற்றும் பயன்பாட்டு அனுபவம் தேவைப்படுகிறது.

தொழில்துறையின் தொடர்ச்சியான வளர்ச்சியுடன், இந்த மூன்று வகையான உபகரணங்களும் மீண்டும் மேம்படுத்தப்பட்டு கட்டமைப்பின் அடிப்படையில் மேம்படுத்தப்படும், மேலும் உபகரண உள்ளமைவு மேலும் மேலும் சரியானதாக மாறும், வெவ்வேறு தடிமன் மற்றும் எபிடாக்சியல் செதில்களின் விவரக்குறிப்புகளைப் பொருத்துவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. குறைபாடு தேவைகள்.