SiC-coated graphite susceptor ဆိုတာ ဘာလဲ။

ပုံ 1.SiC-coated graphite susceptor

1. Epitaxial အလွှာနှင့်၎င်း၏ကိရိယာများ

wafer ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ စက်များထုတ်လုပ်ရာတွင် လွယ်ကူချောမွေ့စေရန်အတွက် wafer အလွှာအချို့တွင် epitaxial အလွှာတစ်ခု ထပ်မံတည်ဆောက်ရန်လိုအပ်ပါသည်။ Epitaxy သည် ဖြတ်တောက်ခြင်း၊ ကြိတ်ခွဲခြင်းနှင့် ပွတ်ခြင်းတို့ဖြင့် ဂရုတစိုက်လုပ်ဆောင်သော တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာတစ်ခုပေါ်တွင် တစ်ခုတည်းသောပုံဆောင်ခဲအသစ်တစ်ခု ကြီးထွားလာခြင်းကို ရည်ညွှန်းသည်။ တစ်ခုတည်းသောပုံဆောင်ခဲအသစ်သည် အလွှာနှင့် တူညီသောပစ္စည်းဖြစ်နိုင်သည်၊ သို့မဟုတ် မတူညီသောပစ္စည်း (homoepitaxial သို့မဟုတ် heteroepitaxial) ဖြစ်နိုင်သည်။ တစ်ခုတည်းသော crystal layer အသစ်သည် substrate crystal အဆင့်တစ်လျှောက် ကြီးထွားလာသောကြောင့် ၎င်းကို epitaxial layer ဟုခေါ်ပြီး စက်ပစ္စည်းကို epitaxial အလွှာပေါ်တွင် လုပ်ဆောင်သည်။ 

ဥပမာအားဖြင့်၊GaA အဖြစ် epitaxialအလွှာသည် LED အလင်းရောင်ထုတ်လွှတ်သည့်ကိရိယာများအတွက် ဆီလီကွန်အလွှာပေါ်တွင် ပြင်ဆင်ထားသည်။ aSiC epitaxialအလွှာသည် SBD၊ MOSFET နှင့် အခြားသော စက်ပစ္စည်းများကို ပါဝါအသုံးချမှုတွင် လျှပ်ကူးနိုင်သော SiC အလွှာပေါ်တွင် စိုက်ပျိုးထားသည်။ GaN epitaxial အလွှာကို ဆက်သွယ်မှုကဲ့သို့သော ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်းဆိုင်ရာ အပလီကေးရှင်းများတွင် HEMT ကဲ့သို့သော စက်ပစ္စည်းများကို ထပ်မံထုတ်လုပ်ရန်အတွက် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကာ SiC အလွှာပေါ်တွင် တည်ဆောက်ထားသည်။ SiC epitaxial ပစ္စည်းများ၏အထူနှင့် နောက်ခံသယ်ဆောင်သူအာရုံစူးစိုက်မှုကဲ့သို့သော ကန့်သတ်ချက်များသည် SiC စက်များ၏ လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများကို တိုက်ရိုက်ဆုံးဖြတ်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်တွင်၊ ဓာတုအငွေ့ပျံခြင်း (CVD) ပစ္စည်းကိရိယာမပါဘဲ ကျွန်ုပ်တို့ မလုပ်နိုင်ပါ။

ပုံ 2. Epitaxial ဖလင်ကြီးထွားမှုမုဒ်များ

2. CVD စက်များတွင် SiC coated graphite susceptor ၏ အရေးပါမှု

CVD စက်များတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် သတ္တုအလွှာကို တိုက်ရိုက် သို့မဟုတ် epitaxial deposition အတွက် အခြေခံပေါ်တွင် ထား၍မရပါ။ အကြောင်းမှာ ၎င်းတွင် ဓာတ်ငွေ့စီးဆင်းမှုဦးတည်ချက် (အလျားလိုက်၊ ဒေါင်လိုက်)၊ အပူချိန်၊ ဖိအား၊ ပြုပြင်မှုများနှင့် ညစ်ညမ်းမှုများကဲ့သို့သော အချက်များစွာ ပါဝင်သောကြောင့် ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် susceptor (wafer သယ်ဆောင်) အလွှာကိုဗန်းတစ်ခုပေါ်တွင်ထားရန်နှင့်၎င်းပေါ်တွင် epitaxial အစစ်ခံရန်အတွက် CVD နည်းပညာကိုအသုံးပြုပါ။ ဤ susceptor သည် SiC-coated graphite susceptor (ဗန်းဟုလည်းခေါ်သည်)။

2.1 MOCVD စက်များတွင် SiC coated graphite susceptor ကို အသုံးပြုခြင်း။

SiC-coated graphite susceptor သည် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) ကိရိယာတစ်ခုတည်းသော crystal substrate များကို ပံ့ပိုးပြီး အပူပေးရန်။ ဤ susceptor ၏ အပူတည်ငြိမ်မှုနှင့် အပူတူညီမှုသည် epitaxial ပစ္စည်းများ၏ အရည်အသွေးအတွက် အရေးကြီးသောကြောင့် ၎င်းကို MOCVD စက်များတွင် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော core component တစ်ခုအဖြစ် မှတ်ယူပါသည်။ သတ္တုအော်ဂဲနစ် ဓာတုအခိုးအငွေ့များ စုပုံခြင်း (MOCVD) နည်းပညာကို အပြာရောင် LEDs များတွင် GaN ပါးလွှာသော ရုပ်ရှင်များ၏ epitaxial ကြီးထွားမှုတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုလျက်ရှိသောကြောင့် ၎င်းသည် ရိုးရှင်းသော လည်ပတ်မှု၊ ထိန်းချုပ်နိုင်သော ကြီးထွားမှုနှုန်းနှင့် သန့်စင်မှုမြင့်မားသော အားသာချက်များဖြစ်သည်။

MOCVD စက်ပစ္စည်းများတွင် အဓိကအစိတ်အပိုင်းတစ်ခုအနေဖြင့် Vetek semiconductor graphite susceptor သည် ပါးလွှာသောဖလင်ပစ္စည်းများ၏ တူညီမှုနှင့် သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှုကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်သည့် တစ်ခုတည်းသော crystal substrates များကို ပံ့ပိုးပေးပြီး အပူပေးရန်အတွက် တာဝန်ရှိသည်၊ ထို့ကြောင့် epitaxial wafers များ၏ ပြင်ဆင်မှုအရည်အသွေးနှင့် သက်ဆိုင်ပါသည်။ အသုံးပြုမှု အရေအတွက်များလာပြီး လုပ်ငန်းခွင်အခြေအနေ ပြောင်းလဲလာသည်နှင့်အမျှ graphite susceptor သည် ဝတ်ဆင်ရန် လွယ်ကူသောကြောင့် စားသုံးနိုင်သော ပစ္စည်းအဖြစ် သတ်မှတ်သည်။

၂.၂။ SIC coated graphite susceptor ၏လက္ခဏာများ

MOCVD စက်ကိရိယာများ၏လိုအပ်ချက်များကိုဖြည့်ဆည်းရန်၊ ဂရပ်ဖိုက်ခံစုပ်ကိရိယာအတွက်လိုအပ်သော coating သည်အောက်ပါစံချိန်စံညွှန်းများနှင့်ကိုက်ညီရန်တိကျသောဝိသေသလက္ခဏာများရှိရမည်-

✔ ကောင်းမွန်သော လွှမ်းခြုံမှု: SiC coating သည် susceptor ကို အပြည့်အ၀ ဖုံးအုပ်ထားရမည်ဖြစ်ပြီး အဆိပ်သင့်သော ဓာတ်ငွေ့ပတ်ဝန်းကျင်တွင် ပျက်စီးမှုကို ကာကွယ်ရန် မြင့်မားသော သိပ်သည်းဆရှိရမည်။

✔ မြင့်မားသော ဆက်စပ်မှုအားကောင်းခြင်း။: အပေါ်ယံအလွှာသည် အပူချိန်မြင့်ခြင်းနှင့် အပူချိန်နိမ့်သော စက်ဝန်းများစွာပြီးနောက် ပြုတ်ကျလွယ်ခြင်းမှ ရုန်းထွက်ရန် မလွယ်ကူပါ။

✔ ကောင်းမွန်သော ဓာတုဗေဒ တည်ငြိမ်မှု: မြင့်မားသောအပူချိန်နှင့် အဆိပ်သင့်သောလေထုများတွင် ချို့ယွင်းမှုမဖြစ်စေရန်အတွက် အပေါ်ယံပိုင်းသည် ကောင်းမွန်သောဓာတုဗေဒတည်ငြိမ်မှုရှိရပါမည်။

2.3 ဂရပ်ဖိုက်နှင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပစ္စည်းများနှင့် ကိုက်ညီသော အခက်အခဲများနှင့် စိန်ခေါ်မှုများ

Silicon carbide (SiC) သည် ၎င်း၏ အားသာချက်များဖြစ်သည့် ချေးခံနိုင်ရည်၊ အပူစီးကူးမှု၊ အပူဒဏ်ခံနိုင်ရည်နှင့် ကောင်းမွန်သော ဓာတုဗေဒ တည်ငြိမ်မှုတို့ကြောင့် GaN epitaxial လေထုတွင် ကောင်းမွန်စွာ လုပ်ဆောင်သည်။ ၎င်း၏အပူချဲ့ထွင်မှုကိန်းဂဏန်းသည် ဂရပ်ဖိုက်နှင့်ဆင်တူပြီး ၎င်းအား ဂရပ်ဖိုက်ခံခံအလွှာအပေါ်ယံပိုင်းအတွက် ဦးစားပေးပစ္စည်းဖြစ်လာသည်။

ဒါပေမယ့် အားလုံးပြီးရင်၊ဖိုက်တင်နှင့်ဆီလီကွန်ကာဗိုက်မတူညီသော ပစ္စည်းနှစ်ခုဖြစ်ပြီး၊ coating သည် တိုတောင်းသော ဝန်ဆောင်မှုသက်တမ်း၊ ကြွေကျလွယ်ကာ၊ မတူညီသော thermal expansion coefficients ကြောင့် ကုန်ကျစရိတ်များ တိုးလာသည့် အခြေအနေများလည်း ရှိပါသေးသည်။ 

3. SiC Coating နည်းပညာ

၃.၁။ အဖြစ်များသော SiC အမျိုးအစားများ

လက်ရှိတွင်၊ အသုံးများသော SiC အမျိုးအစားများမှာ 3C၊ 4H နှင့် 6H တို့ဖြစ်ပြီး မတူညီသောရည်ရွယ်ချက်များအတွက် SiC အမျိုးအစားများသည် သင့်လျော်ပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ 4H-SiC သည် စွမ်းအားမြင့်စက်ပစ္စည်းများထုတ်လုပ်ရန်အတွက် သင့်လျော်သည်၊ 6H-SiC သည် အတော်အတန်တည်ငြိမ်ပြီး optoelectronic စက်ပစ္စည်းများအတွက် အသုံးပြုနိုင်ပြီး GaN epitaxial အလွှာများကိုပြင်ဆင်ရန်နှင့် SiC-GaN RF ကိရိယာများထုတ်လုပ်ရန်အတွက် 3C-SiC ကို အသုံးပြုနိုင်သည်။ ၎င်း၏ဖွဲ့စည်းပုံသည် GaN နှင့်ဆင်တူသည်။ 3C-SiC ကို β-SiC ဟုလည်း အများအားဖြင့် ရည်ညွှန်းပြီး ပါးလွှာသော ဖလင်များနှင့် အကာအရံပစ္စည်းများအတွက် အဓိကအသုံးပြုသည်။ ထို့ကြောင့်၊ β-SiC သည် လက်ရှိတွင် အပေါ်ယံအတွက် အဓိကပစ္စည်းများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။

၃.၂။ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာပြင်ဆင်မှုနည်းလမ်း

gel-sol နည်းလမ်း၊ ပက်ဖြန်းသည့်နည်းလမ်း၊ အိုင်းယွန်းအလင်းဖြန်းနည်း၊ ဓာတုငွေ့တုံ့ပြန်မှုနည်းလမ်း (CVR) နှင့် ဓာတုအငွေ့ပြန်မှုနည်းလမ်း (CVD) အပါအဝင် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာများ ပြင်ဆင်မှုအတွက် ရွေးချယ်စရာများစွာရှိသည်။ ၎င်းတို့အထဲတွင် ဓာတုအခိုးအငွေ့များ စုဆောင်းခြင်းနည်းလမ်း (CVD) သည် လက်ရှိတွင် SiC အပေါ်ယံပိုင်းပြင်ဆင်ခြင်းအတွက် အဓိကနည်းပညာဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းသည် ဓာတ်ငွေ့အဆင့်တုံ့ပြန်မှုမှတစ်ဆင့် အလွှာ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် SiC အပေါ်ယံအလွှာကို အပ်နှံထားပြီး၊ ၎င်းသည် အပေါ်ယံနှင့်အလွှာကြားတွင် အနီးကပ်ချည်နှောင်ခြင်း၏ အားသာချက်များဖြစ်ပြီး အလွှာ၏ဓာတ်တိုးဆန့်ကျင်မှုနှင့် အက်ပလီကေးရှင်းခံနိုင်ရည်တို့ကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည်။

အပူချိန်မြင့်မားသော sintering နည်းလမ်းသည် မြှုပ်ထားသော အမှုန့်တွင် ဂရပ်ဖိုက်အလွှာကို ထည့်ပြီး အပူချိန်မြင့်မားသော လေထုအောက်တွင် သန့်စင်စေခြင်းဖြင့်၊ နောက်ဆုံးတွင် အလွှာ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ SiC coating ကို မြှပ်နှံခြင်းနည်းလမ်းဟုခေါ်သည်။ ဤနည်းလမ်းသည် ရိုးရှင်းပြီး အပေါ်ယံအလွှာကို တင်းတင်းကြပ်ကြပ် ချိတ်ထားသော်လည်း အထူဦးတည်ချက်ရှိ အပေါ်ယံလွှာ၏ တူညီမှုမှာ ညံ့ဖျင်းပြီး အပေါက်များ ပေါ်လာတတ်သောကြောင့် ဓာတ်တိုးမှု ခုခံမှုကို လျော့နည်းစေသည်။

✔  ပက်ဖြန်းနည်းဂရပ်ဖိုက်အလွှာ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် အရည်ကုန်ကြမ်းများကို ပက်ဖြန်းပြီး အလွှာတစ်ခုဖွဲ့စည်းရန် တိကျသောအပူချိန်တွင် ကုန်ကြမ်းများကို ခိုင်မာစေသည်။ ဤနည်းလမ်းသည် ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော်လည်း၊ အပေါ်ယံလွှာသည် အလွှာနှင့် အားနည်းစွာ ချိတ်ဆက်ထားပြီး၊ အပေါ်ယံပိုင်းသည် တူညီမှုညံ့ဖျင်းခြင်း၊ ပါးလွှာသော အထူနှင့် ဓာတ်တိုးဆန့်ကျင်မှု ညံ့ဖျင်းပြီး ပုံမှန်အားဖြင့် ထပ်လောင်းကုသမှု လိုအပ်ပါသည်။

✔  အိုင်းယွန်းအလင်းဖြန်းနည်းပညာအိုင်းယွန်း အလင်းတန်းသေနတ်ကို အသုံးပြု၍ သွန်းသော သို့မဟုတ် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း သွန်းသော အရာများကို ဂရက်ဖိုက်အလွှာ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်သို့ ပက်ဖြန်းရန်၊ ထို့နောက် အလွှာတစ်ခုဖွဲ့စည်းရန် ခိုင်မာပြီး ချည်နှောင်မှုကို အသုံးပြုသည်။ လုပ်ဆောင်ချက်သည် ရိုးရှင်းပြီး အတော်လေးသိပ်သည်းသော ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာကို ထုတ်လုပ်နိုင်သော်လည်း အပေါ်ယံပိုင်းသည် ကွဲရန်လွယ်ကူပြီး ဓာတ်တိုးဆန့်ကျင်မှု အားနည်းသည်။ အရည်အသွေးမြင့် SiC ပေါင်းစပ် coatings များကို ပြင်ဆင်ရာတွင် အများအားဖြင့် အသုံးပြုလေ့ရှိသည်။

✔ Sol-gel နည်းလမ်းဤနည်းလမ်းတွင် ယူနီဖောင်းနှင့် ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော sol solution ကို ပြင်ဆင်ခြင်း၊ အလွှာ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် လိမ်းပေးခြင်း၊ အခြောက်ခံခြင်း နှင့် ဆီသတ်ခြင်း တို့ ပါဝင်ပါသည်။ လုပ်ဆောင်ချက်သည် ရိုးရှင်းပြီး ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော်လည်း ပြင်ဆင်ထားသော အပေါ်ယံသည် အပူဒဏ်ခံနိုင်ရည်နည်းပါးပြီး ကွဲအက်တတ်သောကြောင့် ၎င်း၏အသုံးချပရိုဂရမ်အကွာအဝေးကို ကန့်သတ်ထားသည်။

✔ ဓာတုအငွေ့တုံ့ပြန်မှုနည်းပညာ (CVR): CVR သည် Si နှင့် SiO2 အမှုန့်ကို အသုံးပြုပြီး SiO အငွေ့ကို ထုတ်ပေးကာ ကာဗွန်ပစ္စည်းအလွှာ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ဓာတုတုံ့ပြန်မှုဖြင့် SiC အပေါ်ယံပိုင်းကို ဖွဲ့စည်းသည်။ တင်းတင်းကြပ်ကြပ် ချည်ထားသည့်အပေါ်ယံပိုင်းကို ပြင်ဆင်နိုင်သော်လည်း တုံ့ပြန်မှုအပူချိန် ပိုမိုလိုအပ်ပြီး ကုန်ကျစရိတ်လည်း မြင့်မားသည်။

✔  ဓာတုအခိုးအငွေ့ထွက်ခြင်း (CVD): CVD သည် လက်ရှိတွင် SiC အပေါ်ယံပိုင်းပြင်ဆင်ခြင်းအတွက် အသုံးများဆုံးနည်းပညာဖြစ်ပြီး SiC အပေါ်ယံပိုင်းကို အလွှာ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ဓာတ်ငွေ့အဆင့်တုံ့ပြန်မှုများဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ ဤနည်းဖြင့် ပြင်ဆင်ထားသော အပေါ်ယံအလွှာသည် အောက်စထရိ၏ ဓာတ်တိုးဆန့်ကျင်မှုနှင့် ablation ခံနိုင်ရည်တို့ကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည့် ဆပ်ပြာမှုန့်နှင့် နီးကပ်စွာ ချိတ်ဆက်ထားသော်လည်း ကြာရှည်စွာ စုဆောင်းထားချိန် လိုအပ်ပြီး ဓါတ်ငွေ့သည် အဆိပ်သင့်နိုင်သည်။

ပုံ 3.Chemical vapor depostion diagram

4. စျေးကွက်ပြိုင်ဆိုင်မှုနှင့်Vetek Semiconductor၏နည်းပညာဆန်းသစ်တီထွင်မှု

SiC coated graphite substrate စျေးကွက်တွင် နိုင်ငံခြားထုတ်လုပ်သူများသည် သိသာထင်ရှားသော ထိပ်တန်းအားသာချက်များနှင့် မြင့်မားသောစျေးကွက်ဝေစုများဖြင့် အစောပိုင်းတွင် စတင်ခဲ့သည်။ နိုင်ငံတကာတွင် နယ်သာလန်ရှိ Xycard၊ ဂျာမနီရှိ SGL၊ ဂျပန်ရှိ Toyo Tanso နှင့် အမေရိကန်ပြည်ထောင်စုရှိ MEMC တို့သည် ပင်မရောင်းချသူများဖြစ်ပြီး ၎င်းတို့သည် အခြေခံအားဖြင့် နိုင်ငံတကာဈေးကွက်ကို လက်ဝါးကြီးအုပ်ထားသည်။ သို့သော်လည်း ယခုအခါတွင် တရုတ်နိုင်ငံသည် ဂရပ်ဖိုက်အလွှာများ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် SiC အပေါ်ယံအညီအမျှ ကြီးထွားလာနေသော ပင်မနည်းပညာကို ချိုးဖျက်ပြီး ၎င်း၏အရည်အသွေးကို ပြည်တွင်းနှင့် ပြည်ပမှ ဖောက်သည်များက အတည်ပြုထားသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ၎င်းသည် SiC coated graphite substrate များကိုအသုံးပြုရန်အတွက် MOCVD စက်ပစ္စည်းများ၏လိုအပ်ချက်များကိုဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်သည့်စျေးနှုန်းနှင့်ယှဉ်ပြိုင်နိုင်သောအားသာချက်အချို့ရှိသည်။ 

Vetek semiconductor ၏နယ်ပယ်တွင်သုတေသနနှင့်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက်စေ့စပ်ခဲ့သည်။SiC အပေါ်ယံပိုင်းအနှစ် 20 ကျော်ပြီ။ ထို့ကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် SGL ကဲ့သို့ တူညီသော ကြားခံအလွှာနည်းပညာကို စတင်လိုက်ပြီဖြစ်သည်။ အထူးစီမံဆောင်ရွက်သည့်နည်းပညာဖြင့်၊ ဝန်ဆောင်မှုသက်တမ်းကို နှစ်ဆပိုမိုတိုးမြှင့်ရန် ဂရပ်ဖိုက်နှင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ကြားခံအလွှာကို ပေါင်းထည့်နိုင်သည်။