TaC Coating သည် PVT အပလီကေးရှင်းများတွင် SiC Crystal ကြီးထွားမှုကို မြှင့်တင်နည်း

TaC Coating သည် PVT အပလီကေးရှင်းများတွင် SiC Crystal ကြီးထွားမှုကို မြှင့်တင်နည်း

ယခုအခါ ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC) သည် လျှပ်စစ်ကားပါဝါရထားများ၊ ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်ပြောင်းစက်များနှင့် ကြိမ်နှုန်းမြင့် ပါဝါမော်ဂျူးများတွင် တွေ့မြင်ရသည့် တိုးတက်မှုများစွာကို ထောက်ကူပေးပါသည်။ ကုန်ထုတ်စီးပွားရေးနှင့် စက်ပစ္စည်းစွမ်းဆောင်ရည် နှစ်ခုစလုံးသည် SiC ပုံဆောင်ခဲအတိုင်းအတာများကို ချဲ့ထွင်ရန်၊ အစုလိုက်အထွက်နှုန်းကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် ချို့ယွင်းနေသော လူဦးရေများကို နှိမ်နှင်းခြင်းအပေါ်တွင် မူတည်သည်။ ဤပစ်မှတ်များကို ပြည့်မီအောင် ချိန်ညှိထားသော လုပ်ငန်းစဉ် ချက်ပြုတ်နည်းများထက် ပိုမိုတောင်းဆိုပါသည်။ အထူးသဖြင့် Physical Vapor Transport (PVT) မီးဖိုများအတွင်း ပြင်းထန်သောအခြေအနေများကြောင့် အပူစက်ကွင်းပစ္စည်းများ၏ ခိုင်မာမှုနှင့် အသက်ရှည်မှုသည် အညီအမျှ ပြတ်သားလာသည်။

ဂရပ်ဖိုက် အစိတ်အပိုင်းများအတွက် မျက်နှာပြင် အင်ဂျင်နီယာ ရွေးချယ်မှုများထဲတွင် Tantalum Carbide (TaC) ၏ Chemical Vapor Deposition (CVD) သည် တိုင်းတာနိုင်သော ဆွဲငင်အား ရရှိခဲ့သည်။ ဤအလွှာသည် ရိုးရှင်းစွာအကာအရံမရှိပေ။ ၎င်းသည် အကြမ်းတမ်းဆုံးဝန်ဆောင်မှုကို မြင်တွေ့ရသည့် အစိတ်အပိုင်းများ၏ မျက်နှာပြင်ဓာတုဗေဒနှင့် အပူတုံ့ပြန်မှုကို တက်ကြွစွာ ပြုပြင်ပြောင်းလဲသည်။

PVT မီးဖိုထဲမှာ TaC coating က ဘာလဲ။

PVT ကြီးထွားမှုသည် 2,000°C အထက် SiC အစားအစာများကို ခွဲထုတ်ခြင်းဖြင့် ဆက်လက်လုပ်ဆောင်သည်။ ထွက်ပေါ်လာသော အငွေ့မျိုးစိတ်များသည် အအေးခံထားသော အစေ့ပုံဆောင်ခဲဆီသို့ ရွေ့လျားသွားပြီး၊ ငွေ့ရည်ဖွဲ့ခြင်းနှင့် ပြန်လည်ပုံသွင်းခြင်းတို့သည် ဘူးခွံကို တဖြည်းဖြည်း တည်ဆောက်သည်။ ပြေးခြင်းတစ်ခုသည် နာရီနှင့်ချီကြာနိုင်သည်။ ဤကြားကာလအတောအတွင်း၊ ဂရပ်ဖိုက်မျက်နှာပြင်များ—ကြာရိုးနံရံများ၊ အစေ့ကိုင်ဆောင်ထားသူများ၊ လမ်းညွှန်ကွင်းများ—သည် အဆက်မပြတ်ဆီလီကွန်ကြွယ်ဝသောအငွေ့များ၊ လွန်ကဲသောအပူရောင်အရောင်ပြောင်းမှုများနှင့် အပူချဲ့ထွင်မှုမတူညီမှုကြောင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဖိအားများနှင့် ရင်ဆိုင်ရသည်။

အကာအကွယ်အလွှာများမပါဘဲ၊ ဂရပ်ဖိုက်သည် အပြိုင်ပျက်စီးခြင်းလမ်းကြောင်းနှစ်ခုကို ကြုံတွေ့ရသည်။ တစ်ခုမှာ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဖြစ်သည်- မျက်နှာပြင်တိုက်စားမှုကြောင့် ကာဗွန်အမှုန်အမွှားများကို အငွေ့စီးကြောင်းထဲသို့ ထုတ်ပေးသည်။ အခြားတစ်မျိုးမှာ ဓာတုဗေဒဖြစ်ပါသည်- ဆီလီကွန်အငွေ့သည် ဂရပ်ဖိုက်နှင့် ဓာတ်ပြုပြီး မငြိမ်မသက်ဖြစ်သော SiC သို့မဟုတ် အခြားသော ကြားခံမျိုးစိတ်များ ဖွဲ့စည်းကာ အစိတ်အပိုင်းနံရံကို တဖြည်းဖြည်းပါးလွှာစေသည်။ လမ်းကြောင်းနှစ်ခုစလုံးသည် ကြီးထွားလာသော crystal ထဲသို့ ကာဗွန်အစုအဝေးများ သို့မဟုတ် သတ္တုအညစ်အကြေးများကို ခြေရာခံပြီး နှစ်ခုစလုံးသည် တန်ဖိုးကြီးမီးဖိုပရိဘောဂများ၏ အသုံးပြုနိုင်သောသက်တမ်းကို တိုစေပါသည်။

CVD TaC coating သည် ဤယန္တရားများကို အနှောင့်အယှက်ပေးသည်။ အပေါ်ယံအလွှာကို stoichiometric ဖြင့်ထိန်းချုပ်ထားပြီး အပေါက်မပါသော၊ graphite substrate နှင့် လိုက်ဖက်ပါသည်။ ၎င်းသည် အပူချိန်မြင့်သော အခိုးအငွေ့အား ဓာတုဗေဒနည်းအရ အားနည်းသောမျက်နှာကို ပေးစွမ်းနိုင်သောကြောင့် အရင်းခံ ဂရပ်ဖိုက်သည် ဓာတ်ပြုမှုပတ်ဝန်းကျင်နှင့် တိုက်ရိုက်မထိတွေ့ပါ။ ဤခွဲထွက်မှုသည် ညစ်ညမ်းမှုလမ်းကြောင်းကို အခြေခံကျကျ ပြောင်းလဲစေသည်။

အရည်ကြည်အရည်အသွေး တိုးတက်မှုများကို လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သည်။

TaC-coated အစိတ်အပိုင်းများသည် ကာဗွန်ပါဝင်မှုနည်းပါးခြင်းနှင့် micropipe ရပ်စဲခြင်းများနှင့် ဆက်စပ်နေကြောင်း Crystal စိုက်ပျိုးသူများသည် မကြာခဏ အစီရင်ခံကြသည်။ ရှင်းလင်းချက်သည် အလွှာမြောက်မြားစွာလည်ပတ်မှုတစ်လျှောက် အဆက်မပြတ်မျက်နှာပြင်အခြေအနေကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်မှုတွင် တည်ရှိသည်။ မွမ်းမံထားသော ဂရပ်ဖိုက်များသည် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ပြောင်းလဲမှုများ—၎င်း၏ porosity တိုးလာခြင်း၊ ၎င်း၏ ဓာတ်ငွေ့ထုတ်လွှတ်မှု အပြောင်းအလဲနှင့် ၎င်း၏ ဒေသဆိုင်ရာ အပူချိန် ဖြန့်ဖြူးမှု လွင့်ပျံလာသည်။ ဤရွေ့လျားပြောင်းလဲမှုများသည် တူညီသော အချင်းများကြီးထွားမှုအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော အပူစက်ကွင်း symmetry ကို နှောင့်ယှက်သည်။

ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့် တည်ငြိမ်သောအပူစက်ကွင်းသည် မျိုးစေ့မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ထိန်းချုပ်ထားသော အဆင့်ဆင့်စီးဆင်းမှုကြီးထွားမှုအတွက် လိုအပ်သော axial နှင့် radial အပူချိန် gradient များကို ထိန်းသိမ်းသည်။ TaC coating ဖြင့်၊ crucible အတွင်းပိုင်းသည် ၎င်း၏ မူလဂျီသြမေတြီနှင့် အပူငွေ့ထုတ်လွှတ်မှုကို ပိုမိုကြီးထွားသည့် သံသရာတွင် ထိန်းသိမ်းထားသည်။ ရလဒ်မှာ အပြေးမှ ပြေးခြင်းသို့ ကြည်လင်သော အရည်အသွေး မက်ထရစ်များကို ပိုမိုတင်းကျပ်စွာ ခွဲဝေပေးခြင်းဖြစ်ပြီး၊ ဘူးတစ်ဘူးလျှင် အသုံးပြုနိုင်သော wafer အပိုင်းအစများကို တိုက်ရိုက် တိုးစေသည်။

တိုးချဲ့အစိတ်အပိုင်း သက်တမ်းနှင့် လည်ပတ်မှုကုန်ကျစရိတ်

TaC coating အတွက် စီးပွားရေးကိစ္စသည် တစ်သက်တာ သက်တမ်းတိုးခြင်းအပေါ်တွင် တည်ရှိသည်။ သတ်မှတ်ထားသော အပူချိန်ပရိုဖိုင်နှင့် လည်ပတ်မှုကြာချိန်ပေါ်မူတည်၍ ကြီးထွားမှု 10-20 လည်ပတ်ပြီးနောက် ဂရပ်ဖိုက်အစိတ်အပိုင်းများကို အစားထိုးရန် လိုအပ်ပါသည်။ မှတ်တမ်းတင်ထားသော မီးဖိုလုပ်ငန်းဆောင်ရွက်မှုများတွင် TaC-coated ညီမျှပစ္စည်းများသည် တိုင်းတာနိုင်သော ကိုယ်အလေးချိန်ကျခြင်း သို့မဟုတ် မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းလာခြင်းကို မပြသမီ ဝန်ဆောင်မှုသက်တမ်း၏ 2-3 ဆ ရရှိသည်။

ဤကြာရှည်ခံမှုသည် အပေါ်ယံ၏ မြင့်မားသော အရည်ပျော်မှတ် (3,800°C ထက်) နှင့် ကာဗွန်နှင့် ဆီလီကွန် နှစ်မျိုးလုံးအတွက် ၎င်း၏ ပျံ့နှံ့မှုနှုန်းနည်းသော ကိန်းဂဏန်းများ ကြောင့်ဖြစ်သည်။ 2,200°C တွင်ပင်၊ coating-substrate interface ကိုဖြတ်၍ interdiffusion အားနည်းနေသေးသည်။ CVD အပ်နှံမှုဘောင်များကို မှန်ကန်စွာ ပိုမိုကောင်းမွန်အောင် ပြုလုပ်ထားသောကြောင့် အပေါ်ယံအလွှာသည် အပူစက်ဘီးစီးခြင်းတွင် ယိုဖိတ်ခြင်း၊ အပေါက်များထွက်ခြင်း သို့မဟုတ် အညစ်အကြေးများ ယိုစိမ့်ခြင်း မရှိပါ။ အစိတ်အပိုင်းများ အစားထိုးလဲလှယ်မှုများကြား ကာလရှည်ကြာသည့်အချိန်များသည် မီးဖိုတွင်းအအေးခံခြင်း—အပူရှိန်စက်ဝန်းများ နည်းပါးလာခြင်း၊ ဖြိုဖျက်ခြင်းနှင့် ပြန်လည်တပ်ဆင်ခြင်းအတွက် လုပ်အားနည်းခြင်းနှင့် သန့်ရှင်းမှုမြင့်မားသော ဂရပ်ဖိုက်စတော့ကို စားသုံးမှုနည်းပါးခြင်းတို့သို့ ဘာသာပြန်ဆိုသည်။

Semiconductors အတွက် အရေးကြီးသော သန့်ရှင်းမှု သတ်မှတ်ချက်များ

စက်ပစ္စည်းအဆင့် SiC အတွက်၊ အစိတ်အပိုင်းများအလိုက် တစ်သန်းလျှင် သတ္တုအညစ်အကြေးများသည် သယ်ဆောင်သူ၏သက်တမ်းကို ကျဆင်းစေပြီး ဗို့အားပြိုကွဲစေနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် coating ကိုယ်တိုင်သည် semiconductor-compatible ဖြစ်ရပါမည်။ မြင့်မားသော သန့်ရှင်းမှု ရှေ့ပြေးနိမိတ်များမှ လုပ်ဆောင်သော CVD TaC သည် မှတ်တမ်းတင်ထားသော သန့်စင်မှု 99.999841% ကို ရရှိသည်။ ဤကိန်းဂဏန်းသည် မတော်တဆမဟုတ်ပါ- ၎င်းသည် ရှေ့ပြေးဓာတ်ငွေ့သန့်စင်မှု၊ ဓာတ်ပေါင်းဖိုသန့်ရှင်းမှုနှင့် စွန့်ပစ်ပြီးနောက် ကိုင်တွယ်ခြင်းအပေါ် ရည်ရွယ်ချက်ရှိရှိ ထိန်းချုပ်မှုကို ရောင်ပြန်ဟပ်သည်။ ဤသန့်စင်မှုအဆင့်တွင်၊ အပေါ်ယံမှ အငွေ့အဆင့်သို့ ပျံ့နှံ့သွားနိုင်သည့် မည်သည့်သတ္တုမျိုးစိတ်မဆို ပုံမှန်ကြီးထွားမှုကြာချိန်များအတွက် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုရှာဖွေခြင်းကန့်သတ်ချက်များအောက်တွင် ရှိနေပါသည်။

အများအားဖြင့် Coated Graphite အစိတ်အပိုင်းများ

PVT အပူအကွက်များတွင် ပုံမှန်အားဖြင့် TaC အက်ပလီကေးရှင်းမှ အကျိုးကျေးဇူးရရှိနိုင်သော ထူးခြားသည့် ဂရပ်ဖိုက်အစိတ်အပိုင်း ငါးခုမှ ရှစ်ခုအထိ ပါဝင်သည်-

SiC အရင်းအမြစ်အမှုန့်များပါ ၀ င်ပြီးအမြင့်ဆုံးအပူချိန်ကိုထိန်းထားသည့် Crucibles ။

အစေ့ပုံဆောင်ခဲကို တပ်ဆင်ပြီး တိကျသော အပူထိတွေ့မှု လိုအပ်သည့် အစေ့ကိုင်ဆောင်သူများ။

အစေ့ဆီသို့ အငွေ့စီးဆင်းသည့်လမ်းကြောင်းကိုပုံဖော်ပေးသော လမ်းညွှန်ကွင်းများ။

ရင်းမြစ်နှင့် မျိုးစေ့အကြား ကွာဟချက်ကို သတ်မှတ်ပေးသည့် Crucible rings နှင့် spacers များ။

အချို့သော မီးဖိုဒီဇိုင်းများတွင် ထပ်လောင်းလျှပ်ကာအကာများ သို့မဟုတ် ထောက်တိုင်များ။

ဤအစိတ်အပိုင်းများအားလုံးကို သို့မဟုတ် အများစုကို ဖုံးအုပ်ခြင်းသည် ဒေသဆိုင်ရာအပူ သို့မဟုတ် ဓာတုဗေဒမညီညွှတ်မှုကို ဖော်ညွှန်းနိုင်သည့် ရောနှောထားသော ရောစပ်ထားသော နှင့် မဖုံးလွှမ်းထားသော မျက်နှာပြင်များထက် အပူဇုန်တစ်လျှောက် တစ်သမတ်တည်းရှိသော မျက်နှာပြင်အခြေအနေကို ဖန်တီးပေးသည်။

အဘယ်ကြောင့် CVD သည် အခြားသော Deposition Method များထက် အဘယ်ကြောင့်နည်း။

TaC အပေါ်ယံပိုင်းအားလုံးသည် တူညီစွာလုပ်ဆောင်ကြသည်မဟုတ်ပါ။ ပလာစမာဖြန်းဆေး သို့မဟုတ် ဘိလပ်မြေထုပ်ပိုးမှုလမ်းကြောင်းများသည် ပိုမိုထူထဲသောအလွှာများကို ထုတ်ပေးသော်လည်း ပိုဝင်ပေါက်များသော၊ စုပ်ယူမှုအားနည်းကာ အပူဒဏ်ကြောင့် ပြန့်ကျဲလာနိုင်သည့်အန္တရာယ်ပိုများသည်။ CVD သည် coating atom-by-atom ကို vapor-phase precursors များမှ ကြီးထွားခြင်းဖြင့် ခွဲခြားသည်။ ၎င်းသည် ဧရိယာကြီးမားသော အစိတ်အပိုင်းများတစ်လျှောက် ±5 μm အတွင်း အထူအနည်းငယ်နှင့် မိုက်ခရိုမီတာအနည်းငယ်၏ အစီအစဥ်အလိုက် စပါးအရွယ်အစားများနှင့်အတူ အပြည့်အသိပ်သိပ်သည်းသော အဏုဖွဲ့စည်းပုံများကို ထုတ်ပေးသည်။

PVT crucibles အများစုနှင့် ကိုင်ဆောင်သူများအတွက် Standard CVD TaC အထူကို 30 ± 5 μm တွင် သတ်မှတ်ထားပါသည်။ တိုးချဲ့လည်ပတ်နေသော မီးဖိုများ သို့မဟုတ် အမြင့်ဆုံးအပူချိန်များ အတွက်၊ စိတ်ကြိုက်အထူ 40 μm အထိ အသုံးပြုနိုင်သည်။ ပိုထူသော အပေါ်ယံလွှာများသည် ပျံ့နှံ့မှုအတားအဆီး၏ အရှည်ကို တိုးမြင့်စေသော်လည်း CVD လုပ်ငန်းစဉ်တွင် ကောင်းစွာသွင်ပြင်လက္ခဏာရှိသော အချက်တစ်ခုဖြစ်သည့် Interfacial stress ကိုရှောင်ရှားရန် ဂရပ်ဖိုက်အလွှာ၏ အပူချဲ့ကိန်းနှင့် ဂရုတစိုက်ကိုက်ညီမှုရှိရန် လိုအပ်ပါသည်။

မွေးစားခြင်းအတွက် လက်တွေ့ကျသော ထည့်သွင်းစဉ်းစားမှုများ

မွမ်းမံထားသော အစိတ်အပိုင်းများမှ TaC-coated အစိတ်အပိုင်းများသို့ ကူးပြောင်းသည့် အထောက်အကူပြုပစ္စည်းများသည် အပူချိန်ထိန်းချုပ်မှုတွင် ချိန်ညှိမှုများကို ကြိုတင်မျှော်လင့်ထားသင့်သည်။ အလွှာသည် မျက်နှာပြင်မှ ဓာတ်ငွေ့ထုတ်လွှတ်မှုကို ပြောင်းလဲပေးသည်၊ ၎င်းသည် pyrometer ဖတ်ရှုခြင်း သို့မဟုတ် ပါဝါမှ အပူချိန် ချိန်ညှိခြင်းအား 20-50°C ဖြင့် ပြောင်းလဲနိုင်သည်။ ဤပြောင်းလဲမှုသည် ကြိုတင်မှန်းဆနိုင်ပြီး ထပ်ခါတလဲလဲလုပ်ဆောင်နိုင်သောကြောင့် မှန်ကန်သော အပူသတ်မှတ်မှတ်များကို ပြန်လည်သတ်မှတ်ရန် တိုတောင်းသော ချိန်ညှိမှုလုပ်ဆောင်ခြင်းသည် လုံလောက်ပါသည်။ ထိုကနဦးလျော်ကြေးပေးပြီးနောက်၊ coated system သည် ၎င်း၏ coated counterpart ထက် အပြေးအလွှားတွင် ပို၍ တသမတ်တည်း ပြုမူနေသဖြင့် per-run ချိန်ညှိရန် လိုအပ်မှုကို လျှော့ချသည်။

နိဂုံး

PVT-based SiC ထုတ်လုပ်မှုသည် ဂရပ်ဖိုက်အပူစက်ကွင်းအစိတ်အပိုင်းများပေါ်တွင် ထူးကဲသော တောင်းဆိုမှုများကို ပေးသည်။ CVD TaC coating သည် အပြန်အလှန်ဆက်စပ်သက်ရောက်မှုလေးမျိုးဖြင့် ဤတောင်းဆိုချက်များကို ဖြေရှင်းပေးသည်- ၎င်းသည် ကာဗွန်အမှုန်အမွှားများထုတ်လွှတ်မှုကို တားဆီးပေးသည်၊ ၎င်းသည် အောက်ခံအပေါ်ရှိ ဆီလီကွန်တိုက်ခိုက်မှုကို ပိတ်ဆို့ကာ၊ တိုးချဲ့လုပ်ဆောင်မှုအစီအစဉ်များထက် အပူပိုင်းကွင်းဆင်းမှုကို ထိန်းသိမ်းပေးပြီး ၎င်းသည် အစိတ်အပိုင်းအစားထိုးမှုကြားကာလများကို ရှည်စေသည်။ ဤရလဒ်များသည် ကြည်လင်သန့်ရှင်းမှုကို စုစည်းစေပြီး ဘူးတစ်ဘူးလျှင် အသုံးပြုနိုင်သော အထွက်နှုန်းကို တိုးမြင့်စေပြီး စားသုံးနိုင်သော အစိတ်အပိုင်းများမှ စားသုံးနိုင်သော အစိတ်အပိုင်းများထံမှ ကုန်ကျစရိတ်ကို လျှော့ချပေးသည်။ SiC wafer အရွယ်အစားများသည် 200 မီလီမီတာသို့ ရွေ့လျားပြီး ချို့ယွင်းချက်သိပ်သည်းဆ လိုအပ်ချက်များ ပိုမိုတင်းကျပ်လာသဖြင့် TaC ကဲ့သို့ အင်ဂျင်နီယာဆိုင်ရာ အပေါ်ယံအလွှာများကို လက်ခံအသုံးပြုခြင်းသည် ရွေးချယ်မှုတစ်ခုမှ အဆင့်မြင့်ကုန်ထုတ်လုပ်မှုလိုင်းများတွင် အခြေခံသတ်မှတ်ချက်တစ်ခုအထိ ချဲ့ထွင်နိုင်ဖွယ်ရှိသည်။