Ról Criticiúil Foshraitheanna SiC agus Fás Criostail sa Tionscal Leathsheoltóra

Laistigh den slabhra tionscal chomhdhúile sileacain (SiC), tá giaráil shuntasach ag soláthróirí tsubstráit, go príomha mar gheall ar dháileadh luacha.Is ionann foshraitheanna SiC agus 47% den luach iomlán, agus sraitheanna epitaxial ina dhiaidh sin ag 23%, cé gurb ionann dearadh agus déantúsaíocht gléas agus an 30% eile. Eascraíonn an slabhra luacha inbhéartaithe seo ó na bacainní arda teicneolaíochta a bhaineann le táirgeadh foshraitheanna agus ciseal epitaxial.

3 mhórdhúshlán ag cur le fás substráit SiC:coinníollacha fáis déine, rátaí fáis mall, agus riachtanais chriostalagrafacha éilitheacha. Cuireann na castachtaí seo le deacracht phróiseála méadaithe, agus sa deireadh bíonn táirgeacht íseal táirgí agus costais arda mar thoradh air. Ina theannta sin, is paraiméadair ríthábhachtacha iad tiús agus tiúchan na sraithe epitaxial a mbíonn tionchar díreach acu ar fheidhmíocht deiridh an fheiste.

Próiseas Déantúsaíochta Foshraithe SiC:

Sintéis Amhábhar:Déantar púdair sileacain agus carbóin ard-íonachta a mheascadh go cúramach de réir oideas ar leith. Téann an meascán seo faoi imoibriú ardteochta (os cionn 2000 ° C) chun cáithníní SiC a shintéisiú le struchtúr criostail rialaithe agus méid na gcáithníní. Tugann próisis bhrúite, criathar agus glantacháin ina dhiaidh sin púdar SiC ard-íonachta atá oiriúnach d'fhás criostail.

Fás Criostail:Mar an chéim is tábhachtaí i ndéantúsaíocht substráit SiC, is é fás criostail a shocraíonn airíonna leictreacha an tsubstráit. Faoi láthair, is é an modh Iompar Fisiciúil Gal (PVT) atá i gceannas ar fhás criostail SiC tráchtála. I measc na roghanna eile tá Taistil Ardteochta Ceimiceach Gaile (HT-CVD) agus Epitaxy Chéim Leachtach (LPE), cé go bhfuil a nglacadh tráchtála teoranta i gcónaí.

Próiseáil Criostail:Is éard atá i gceist leis an gcéim seo ná boules SiC a thiontú ina sliseog snasta trí shraith céimeanna mionsonraithe: próiseáil tinne, slisniú sliseog, meilt, snasú agus glanadh. Éilíonn gach céim trealamh agus saineolas ardchruinneas, ag cinntiú ar deireadh thiar cáilíocht agus feidhmíocht an tsubstráit SiC deiridh.

1. Dúshláin Theicniúla i bhFás Criostail SiC:

Tá roinnt constaicí teicniúla le sárú ag fás criostail SiC:

Teochtaí Ardfháis:Níos mó ná 2300 °C, teastaíonn rialú docht ar theocht agus ar bhrú laistigh den fhoirnéis fáis de bharr na dteocht seo.

Rialú polytypism:Tá os cionn 250 polytype ag SiC, agus is é 4H-SiC an ceann is inmhianaithe le haghaidh feidhmeanna leictreonacha. Chun an polytype sonrach seo a bhaint amach tá gá le rialú beacht ar an gcóimheas sileacain-go-charbóin, grádáin teochta, agus dinimic sreabhadh gáis le linn fáis.

Ráta Fáis Mhall:Cé go bhfuil PVT bunaithe ar bhonn tráchtála, tá rátaí fáis mall de thart ar 0.3-0.5mm/u thíos leis. Tógann sé thart ar 7 lá chun criostal 2cm a fhás, agus tá uasfhad criostail indéanta teoranta do 3-5cm. Tá codarsnacht mhór idir seo agus fás criostail sileacain, áit a sroicheann boules 2-3m ar airde laistigh de 72 uair an chloig, agus sroicheann trastomhais 6-8 orlach agus fiú 12 orlach in áiseanna nua. Cuireann an neamhréireacht seo teorainn le trastomhais tinne SiC, idir 4 agus 6 orlach de ghnáth.

Cé gurb é Iompar Fisiciúil Gal (PVT) atá i gceannas ar fhás criostail SIC tráchtála, tá buntáistí ar leith ag baint le modhanna malartacha ar nós Ardteocht Cheimiceach Taiscí Gaile (HT-CVD) agus Epitaxy Chéim Leachtach (LPE). Mar sin féin, tá sé ríthábhachtach a gcuid teorainneacha a shárú agus rátaí fáis agus cáilíocht chriostail a fheabhsú chun go nglacfar le tionscal SiC níos leithne.

Seo forbhreathnú comparáideach ar na teicnící fáis criostail seo:

(1) Iompar Gal Fhisiciúil (PVT):

Prionsabal: Úsáideann sé an mheicníocht “sublimation-transport-recristalization” le haghaidh fás criostail SiC.

Próiseas: Déantar púdair charbóin agus sileacain ard-íonachta a mheascadh i gcóimheasa beachta. Cuirtear an púdar SiC agus criostal síl ag bun agus barr breogán laistigh d'fhoirnéis fáis, faoi seach. Cruthaíonn teochtaí os cionn 2000°C grádán teochta, rud a fhágann go ndéanann an púdar SiC sublimate agus athchriostalú ar an síolchriostail, ag cruthú an boule.

Míbhuntáistí: Rátaí fáis mall (thart ar 2cm i 7 lá), so-ghabhálacht i leith frithghníomhartha seadánacha as a dtiocfaidh dlúis lochtanna níos airde sa chriostail fhásta.

(2) Ardteocht Cheimiceach Taiscí Gaile (HT-CVD):

Prionsabal: Ag teochtaí idir 2000-2500°C, tugtar isteach i seomra imoibrithe gáis réamhtheachtaithe ardíonachta amhail silane, eatán nó própán, agus hidrigin. Dianscaoileann na gáis seo sa chrios ardteochta, ag cruthú réamhtheachtaithe gásacha SiC a thaisceann agus a chriostalaíonn ina dhiaidh sin ar chriostail síl sa chrios teochta íochtair.

Buntáistí: Cumasaíonn sé fás criostail leanúnach, baintear úsáid as réamhtheachtaithe gásacha ard-íonachta a eascraíonn as criostail SiC íonachta níos airde le níos lú lochtanna.

Míbhuntáistí: Rátaí fáis mall (thart ar 0.4-0.5mm/h), costais arda trealaimh agus oibríochta, so-ghabhálacht i leith clogáil ionraonta agus asraonta gáis.

(3) Epitaxy Chéim Leachtach (LPE):

(Cé nach bhfuil sé san áireamh i do shliocht, tá forbhreathnú gairid agam ar LPE le haghaidh iomláine.)

Prionsabal: Úsáidtear meicníocht “fascadh tuaslagtha”. Ag teochtaí idir 1400-1800 ° C, déantar carbón a thuaslagadh i leá sileacain ard-íonachta. deascann criostail SiC amach as an tuaslagán sársháithithe de réir mar a fhuaraíonn sé.

Buntáistí: Laghdaíonn teochtaí fáis níos ísle strus teirmeach le linn fuaraithe, rud a fhágann go bhfuil dlús locht níos ísle agus cáilíocht criostail níos airde. Tairiscintí rátaí fáis i bhfad níos tapúla i gcomparáid le PVT.

Míbhuntáistí: Seans maith d’éilliú miotail ón breogán, teoranta i méideanna criostail indéanta, teoranta go príomha d’fhás ar scála saotharlainne.

Cuireann gach modh buntáistí agus teorainneacha uathúla i láthair. Braitheann roghnú an teicníocht fáis is fearr ar riachtanais iarratais ar leith, ar bhreithnithe costais, agus ar shaintréithe criostail inmhianaithe.

2. Dúshláin agus Réitigh Próiseála SiC Crystal:

Sliotán Wafer:Cruthaíonn cruas, brittleness agus friotaíocht scríobadh SiC dúshlánach slicing. Tógann sábhadh sreang Diamond traidisiúnta am-íditheach, cur amú agus costasach. I measc na réitigh tá dísliú léasair agus teicnící scoilteadh fuar chun éifeachtúlacht slisnithe agus toradh sliseog a fheabhsú.

Tanú Wafer:Fágann cruas briste íseal SiC go bhfuil seans ann go gclisfidh sé le linn tanaithe, rud a chuireann bac ar laghdú tiús aonfhoirmeach. Tá teicnící reatha ag brath ar mheilt rothlach, atá ag fulaingt ó chaitheamh roth agus damáiste dromchla. Tá ard-mhodhanna cosúil le meilt ultrasonaic le cúnamh creathadh agus snasta meicniúil leictriceimiceach á scrúdú chun rátaí bainte ábhar a fheabhsú agus lochtanna dromchla a laghdú.

3. Outlook Future:

Tá sé ríthábhachtach fás criostail SiC agus próiseáil sliseog a bharrfheabhsú chun SiC a ghlacadh go forleathan. Díreoidh taighde sa todhchaí ar rátaí fáis a mhéadú, cáilíocht criostail a fheabhsú, agus éifeachtúlacht próiseála wafer a fheabhsú chun lánacmhainneacht an ábhair leathsheoltóra geallta seo a dhíghlasáil.**