တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းစက်မှုလုပ်ငန်းတွင် SiC အလွှာများနှင့် ကြည်လင်ကြီးထွားမှုတို့၏ အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍ

ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC) စက်မှုလုပ်ငန်းကွင်းဆက်အတွင်း၊ အခြေခံပစ္စည်းရောင်းချသူများသည် အဓိကအားဖြင့် တန်ဖိုးဖြန့်ဖြူးမှုကြောင့် သိသာထင်ရှားသော သြဇာအာဏာကို ကိုင်စွဲထားသည်။SiC အလွှာသည် စုစုပေါင်းတန်ဖိုး၏ 47% ရှိပြီး၊ နောက်တွင် epitaxial အလွှာ 23%၊စက်ပစ္စည်း ဒီဇိုင်းနှင့် ထုတ်လုပ်ရေးသည် ကျန် 30% ဖြစ်သော်လည်း၊ ဤပြောင်းပြန်တန်ဖိုးကွင်းဆက်သည် အလွှာနှင့် epitaxial အလွှာထုတ်လုပ်ခြင်းအတွက် မွေးရာပါ နည်းပညာမြင့်အတားအဆီးများမှ ဖြစ်ပေါ်လာသည်။

အဓိက စိန်ခေါ်မှု 3 ခုသည် SiC အလွှာကြီးထွားမှုကို ထိခိုက်စေသည်-တင်းကြပ်သောကြီးထွားမှုအခြေအနေများ၊ တိုးတက်မှုနှုန်းနှေးကွေးခြင်းနှင့် ပုံဆောင်ခဲပုံသဏ္ဍာန်လိုအပ်ချက်များတောင်းဆိုခြင်း။ ဤရှုပ်ထွေးမှုများသည် ထုတ်လုပ်မှုအခက်အခဲကို တိုးမြင့်လာစေပြီး နောက်ဆုံးတွင် ထုတ်ကုန်အထွက်နှုန်းနည်းပါးပြီး ကုန်ကျစရိတ်မြင့်မားမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ထို့အပြင်၊ epitaxial အလွှာ၏အထူနှင့် doping အာရုံစူးစိုက်မှုသည်နောက်ဆုံးစက်ပစ္စည်းစွမ်းဆောင်ရည်ကိုတိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေသောအရေးကြီးသောကန့်သတ်ချက်များဖြစ်သည်။

SiC အလွှာထုတ်လုပ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်-

ကုန်ကြမ်းပေါင်းစပ်မှု-သန့်ရှင်းသော ဆီလီကွန်နှင့် ကာဗွန်အမှုန့်များကို တိကျသော ချက်နည်းအတိုင်း ရောစပ်ထားသည်။ ဤအရောအနှောသည် အပူချိန်မြင့်မားသောတုံ့ပြန်မှု (2000°C အထက်) ဖြင့် SiC အမှုန်များကို ထိန်းချုပ်ထားသော ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံနှင့် အမှုန်အရွယ်အစားတို့ဖြင့် ပေါင်းစပ်နိုင်သည်။ နောက်ဆက်တွဲ ကြိတ်ခွဲခြင်း၊ သန့်စင်ခြင်းနှင့် သန့်စင်ခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်များသည် ကြည်လင်ကြီးထွားမှုအတွက် သင့်လျော်သော သန့်စင်မြင့် SiC အမှုန့်ကို ထုတ်ပေးသည်။

Crystal ကြီးထွားမှု-SiC အလွှာထုတ်လုပ်မှုတွင် အရေးကြီးဆုံးခြေလှမ်းအဖြစ်၊ crystal ကြီးထွားမှုသည် အောက်စထရိတ်၏ လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများကို ညွှန်ပြသည်။ လက်ရှိတွင်၊ Physical Vapor Transport (PVT) နည်းလမ်းသည် စီးပွားဖြစ် SiC crystal ကြီးထွားမှုကို လွှမ်းမိုးထားသည်။ ၎င်းတို့၏ စီးပွားဖြစ် မွေးစားခြင်းကို ကန့်သတ်ထားသော်လည်း၊ အခြားရွေးချယ်စရာများတွင် High-Temperature Chemical Vapor Deposition (HT-CVD) နှင့် Liquid Phase Epitaxy (LPE) ပါဝင်သည်။

အရည်ကြည် ထုတ်ယူခြင်း-ဤအဆင့်တွင် SiC ဘူးသီးများကို စေ့စပ်သေချာသောအဆင့်များမှတစ်ဆင့် ပွတ်ထားသော wafer များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်းပါဝင်သည်- ingot processing၊ wafer slicing၊ grinding, polishing, and cleaning တို့ပါဝင်သည်။ အဆင့်တစ်ဆင့်ချင်းစီသည် မြင့်မားသောတိကျသောကိရိယာများနှင့် ကျွမ်းကျင်မှုများ လိုအပ်ပြီး နောက်ဆုံးတွင် နောက်ဆုံးတွင် SiC အလွှာ၏ အရည်အသွေးနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို အာမခံပါသည်။

1. SiC Crystal Growth တွင် နည်းပညာဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှုများ-

SiC crystal တိုးတက်မှုသည် နည်းပညာဆိုင်ရာ အတားအဆီးများစွာနှင့် ရင်ဆိုင်နေရသည်-

မြင့်မားသော အပူချိန်များ2300°C ကျော်လွန်ပါက ဤအပူချိန်များသည် ကြီးထွားမီးဖိုအတွင်းရှိ အပူချိန်နှင့် ဖိအားနှစ်ခုလုံးကို တင်းကြပ်စွာ ထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။

Polytypism ထိန်းချုပ်မှု-SiC သည် 4H-SiC သည် အီလက်ထရွန်နစ် အသုံးချပလီကေးရှင်းများအတွက် နှစ်လိုဖွယ်အရှိဆုံးဖြစ်ပြီး အမျိုးအစားပေါင်း 250 ကျော်ကို ပြသထားသည်။ ဤတိကျသော polytype ကိုရရှိရန်သည် ကြီးထွားနေစဉ်အတွင်း ဆီလီကွန်မှ ကာဗွန်အချိုး၊ အပူချိန် gradients နှင့် gas flow dynamics တို့ကို တိကျစွာထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်သည်။

တိုးတက်မှုနှုန်း-PVT သည် စီးပွားရေးအရ ထူထောင်ထားသော်လည်း၊ ခန့်မှန်းခြေ 0.3-0.5mm/h တွင် တိုးတက်မှုနှုန်း နှေးကွေးနေပါသည်။ 2 စင်တီမီတာ ပုံဆောင်ခဲတစ်ခု ကြီးထွားလာရန် အကြမ်းဖျင်းအားဖြင့် 7 ရက်ကြာမြင့်ပြီး အများဆုံးရနိုင်သော ပုံဆောင်ခဲအရှည် 3-5 စင်တီမီတာအထိ ကန့်သတ်ထားသည်။ ၎င်းသည် အချင်း 6-8 လက်မအထိရှိပြီး အဆောက်အဦအသစ်တွင် 12 လက်မအထိရှိသည့် ဘူးသီးများသည် 72 နာရီအတွင်း အမြင့် 2-3 မီတာအထိရောက်ရှိသည့် ဆီလီကွန်သလင်းကျောက်ကြီးထွားမှုနှင့် ပြတ်ပြတ်သားသား ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်သည်။ ဤကွာဟချက်သည် ပုံမှန်အားဖြင့် 4 မှ 6 လက်မအထိ SiC ingot အချင်းများကို ကန့်သတ်ထားသည်။

Physical Vapor Transport (PVT) သည် စီးပွားဖြစ် SiC ပုံဆောင်ခဲ ကြီးထွားမှုကို လွှမ်းမိုးထားသော်လည်း၊ High-Temperature Chemical Vapor Deposition (HT-CVD) နှင့် Liquid Phase Epitaxy (LPE) ကဲ့သို့သော အခြားနည်းလမ်းများက ထူးခြားသော အကျိုးကျေးဇူးများကို ပေးဆောင်ပါသည်။ သို့သော်လည်း ၎င်းတို့၏ ကန့်သတ်ချက်များကို ကျော်လွှားပြီး တိုးတက်မှုနှုန်းနှင့် ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကို မြှင့်တင်ခြင်းသည် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော SiC လုပ်ငန်းကို လက်ခံကျင့်သုံးရန်အတွက် အရေးကြီးပါသည်။

ဤပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုနည်းပညာများ၏ နှိုင်းယှဥ်ခြုံငုံသုံးသပ်ချက်မှာ ဤအရာဖြစ်သည်-

(၁) Physical Vapor Transport (PVT)-

အခြေခံမူ- SiC crystal ကြီးထွားမှုအတွက် "sublimation-transport-recrystallization" ယန္တရားကို အသုံးပြုသည်။

လုပ်ငန်းစဉ်- သန့်ရှင်းသော ကာဗွန်နှင့် ဆီလီကွန်မှုန့်များကို တိကျသော အချိုးအစားဖြင့် ရောစပ်ထားသည်။ SiC အမှုန့်နှင့် အစေ့ပုံဆောင်ခဲကို ကြီးထွားမီးဖိုတစ်ခုအတွင်း အသီးအနှံတစ်ခု၏အောက်ခြေနှင့် ထိပ်တွင် အသီးသီးထားရှိကြသည်။ အပူချိန် 2000 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်ထက် ကျော်လွန်သော အပူချိန်များသည် SiC အမှုန့်ကို အနှစ်ခြိုက်ပြီး အစေ့ပုံဆောင်ခဲများပေါ်တွင် ပြန်လည်ပုံဆောင်စေပြီး ဘူးသီးပုံစံဖြစ်လာစေသည်။

အားနည်းချက်များ- ကြီးထွားနှုန်း နှေးကွေးခြင်း (7 ရက်အတွင်း 2 စင်တီမီတာခန့်)၊ ကြီးထွားလာသော သလင်းကျောက်၏ ချို့ယွင်းချက်သိပ်သည်းဆ ပိုမိုမြင့်မားလာစေသည့် ကပ်ပါးတုံ့ပြန်မှုများကို ခံနိုင်ရည်ရှိသည်။

(၂) High-Temperature Chemical Vapor Deposition (HT-CVD):

အခြေခံသဘောတရား- 2000-2500°C အကြား အပူချိန်တွင်၊ silane၊ ethane သို့မဟုတ် propane ကဲ့သို့သော သန့်ရှင်းမှုမြင့်မားသော ရှေ့ပြေးဓာတ်ငွေ့များနှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်များကို တုံ့ပြန်မှုခန်းထဲသို့ ထည့်သွင်းပေးပါသည်။ ဤဓာတ်ငွေ့များသည် အပူချိန်မြင့်သောဇုန်တွင် ပြိုကွဲသွားပြီး နောက်ပိုင်းတွင် အပူချိန်နိမ့်သည့်ဇုန်ရှိ မျိုးစေ့ပုံဆောင်ခဲတစ်ခုပေါ်သို့ ဓာတ်ငွေ့များ စုပုံလာပြီး ပုံဆောင်ခဲများအဖြစ် ဓာတ်ငွေ့ထွက်ရှိလာပါသည်။

အားသာချက်များ- စဉ်ဆက်မပြတ် ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုကို ဖွင့်ပေးကာ အပြစ်အနာအဆာနည်းပါးသော ပိုမိုသန့်စင်သော SiC ပုံဆောင်ခဲများကို ရရှိစေသည့် သန့်စင်မြင့်မားသော ဓာတ်ငွေ့ရှေ့ပြေးနိမိတ်များကို အသုံးပြုသည်။

အားနည်းချက်များ- ကြီးထွားနှုန်းနှေးကွေးခြင်း (ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 0.4-0.5mm/h)၊ မြင့်မားသောစက်ပစ္စည်းများနှင့် လုပ်ငန်းလည်ပတ်မှုကုန်ကျစရိတ်များ၊ ဓာတ်ငွေ့ဝင်ပေါက်များနှင့် ပလပ်ပေါက်များ ပိတ်ဆို့ခြင်းကို ခံနိုင်ရည်ရှိသည်။

(3) Liquid Phase Epitaxy (LPE):

(သင်၏ကောက်နုတ်ချက်တွင် မပါဝင်သော်လည်း၊ ပြီးပြည့်စုံမှုအတွက် LPE ၏ အကျဉ်းချုပ်ကို ကျွန်ုပ်ထည့်သွင်းထားပါသည်။)

အခြေခံမူ- "ပျော်ဝင်မှု-မိုးရွာခြင်း" ယန္တရားကို အသုံးပြုသည်။ အပူချိန် 1400-1800°C မှ ကာဗွန်ကို သန့်စင်မြင့် ဆီလီကွန် အရည်ပျော်တွင် ပျော်ဝင်ပါသည်။ SiC ပုံဆောင်ခဲများသည် အအေးခံချိန်တွင် supersaturated solution မှ ထွက်လာသည်။

အားသာချက်များ- ကြီးထွားမှုနိမ့်သောအပူချိန်များသည် အအေးခံစဉ်အတွင်း အပူဖိစီးမှုများကို လျှော့ချပေးကာ ချို့ယွင်းချက်သိပ်သည်းဆ နည်းပါးပြီး ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေး ပိုမိုမြင့်မားစေသည်။ PVT နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက သိသိသာသာ ပိုမြန်သော တိုးတက်မှုနှုန်းကို ပေးဆောင်သည်။

အားနည်းချက်များ- မီးစင်မှ သတ္တုညစ်ညမ်းမှု ဖြစ်နိုင်ခြေ များပြီး၊ ရရှိနိုင်သော ပုံဆောင်ခဲ အရွယ်အစား ကန့်သတ်ချက်၊ အဓိကအားဖြင့် ဓာတ်ခွဲခန်း အတိုင်းအတာ ကြီးထွားမှုကို ကန့်သတ်ထားသည်။

နည်းလမ်းတစ်ခုစီသည် ထူးခြားသော အားသာချက်များနှင့် အကန့်အသတ်များကို တင်ပြသည်။ အကောင်းဆုံးတိုးတက်မှုနည်းပညာကို ရွေးချယ်ခြင်းသည် တိကျသောလျှောက်လွှာလိုအပ်ချက်များ၊ ကုန်ကျစရိတ်ထည့်သွင်းစဉ်းစားခြင်းနှင့် လိုချင်သောပုံဆောင်ခဲလက္ခဏာများပေါ်တွင် မူတည်သည်။

2. SiC Crystal Processing စိန်ခေါ်မှုများနှင့် ဖြေရှင်းချက်များ-

Wafer လှီးဖြတ်ခြင်း-SiC ၏ မာကျောမှု၊ ကြွပ်ဆတ်မှုနှင့် ပွန်းပဲ့မှုခံနိုင်ရည်တို့သည် လှီးဖြတ်ခြင်းကို စိန်ခေါ်စေသည်။ ရိုးရာစိန်ဝါယာကြိုးလွှသည် အချိန်ကုန်၊ ဖြုန်းတီးပြီး အကုန်အကျများသည်။ ဖြေရှင်းချက်များတွင် လှီးဖြတ်ခြင်း၏ထိရောက်မှုနှင့် wafer အထွက်နှုန်းကို မြှင့်တင်ရန် လေဆာအတုံးလိုက်အအေးခံခြင်းနှင့် အအေးပိုင်းခွဲခြင်းနည်းပညာများ ပါဝင်သည်။

Wafer ပါးလွှာခြင်း-SiC ၏ ကျိုးကြေမှု နည်းပါးခြင်းသည် ပါးလွှာချိန်တွင် ကွဲအက်ရန် လွယ်ကူစေပြီး ယူနီဖောင်း အထူလျော့ပါးမှုကို ဟန့်တားစေသည်။ လက်ရှိနည်းပညာများသည် ဘီးပေါက်ခြင်းနှင့် မျက်နှာပြင်ပျက်စီးခြင်းတို့ကို ခံစားရသည့် လှည့်ပတ်ကြိတ်ခြင်းအပေါ် အားကိုးပါသည်။ ပစ္စည်းများ ဖယ်ရှားမှုနှုန်းကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် မျက်နှာပြင် ချို့ယွင်းချက် နည်းပါးစေရန်အတွက် ultrasonic vibration-assisted grinding နှင့် electrochemical mechanical polishing ကဲ့သို့သော အဆင့်မြင့်နည်းလမ်းများကို ရှာဖွေနေပါသည်။

3. အနာဂတ် Outlook-

SiC crystal ကြီးထွားမှုနှင့် wafer လုပ်ငန်းစဉ်များကို ကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းသည် ကျယ်ပြန့်သော SiC မွေးစားမှုအတွက် အရေးကြီးပါသည်။ အနာဂတ်တွင် သုတေသနပြုမှုသည် ကြီးထွားမှုနှုန်းကို တိုးမြှင့်ရန်၊ ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် ဤအလားအလာရှိသော တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းပစ္စည်း၏ အလားအလာအပြည့်ကို သော့ဖွင့်ရန်အတွက် wafer လုပ်ငန်းစဉ်စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန် အာရုံစိုက်မည်ဖြစ်သည်။**