كرېمنىي كاربىد ئېپىتاكسىيىسى: جەريان پىرىنسىپلىرى، قېلىنلىقنى كونترول قىلىش ۋە نۇقسان مەسىلىلىرى

كرېمنىي كاربىد (SiC) ئېپىتاكسىيەسى زامانىۋى ئېلېكترون ئىنقىلابىنىڭ مەركىزىدە تۇرىدۇ. ئېلېكتر ماشىنىلىرىدىن تارتىپ قايتا ھاسىل بولىدىغان ئېنېرگىيە سىستېمىسى ۋە يۇقىرى توك بېسىملىق سانائەت قوزغاتقۇچلىرىغىچە، SiC ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ئىقتىدارى ۋە ئىشەنچلىكلىكى توك يولى لايىھىسىگە ئەمەس، بەلكى ۋافېر يۈزىدە بىر قانچە مىكرومېتىر كىرىستال ئۆسۈش جەريانىدا يۈز بېرىدىغان ئىشلارغا باغلىق. كرېمنىيدىن پەرقلىق ھالدا، ئېپىتاكسىيە پىشىپ يېتىلگەن ۋە كەچۈرۈم قىلىنىدىغان جەريان، SiC ئېپىتاكسىيەسى ئاتوم كۆلىمىنى كونترول قىلىشتا ئېنىق ۋە كەچۈرۈم قىلىنمايدىغان بىر مەشىق.

بۇ ماقالىدە قانداق قىلىپSiC ئېپىتاكسىيەسىنېمە ئۈچۈن قېلىنلىقنى كونترول قىلىش بۇنچە مۇھىم، نېمە ئۈچۈن نۇقسانلار پۈتۈن SiC تەمىنلەش زەنجىرىدىكى ئەڭ قىيىن خىرىسلارنىڭ بىرى بولۇپ قالىدۇ.

1. SiC ئېپىتاكسىيىسى دېگەن نېمە ۋە ئۇ نېمە ئۈچۈن مۇھىم؟

ئېپىتاكسىيە ئاتوم قۇرۇلمىسى ئاستىدىكى ئاساسىي قاتلامنىڭكىگە ئەگىشىدىغان كرىستال قەۋىتىنىڭ ئۆسۈشىنى كۆرسىتىدۇ. SiC توك ئۈسكۈنىلىرىدە، بۇ ئېپىتاكسىيە قەۋىتى توك توسۇش، توك ئۆتكۈزۈش ۋە ئالماشتۇرۇش خاراكتېرى ئېنىقلىنىدىغان ئاكتىپ رايوننى شەكىللەندۈرىدۇ.

كۆپىنچە كۆپ مىقداردا ئارىلاشتۇرۇشقا تايىنىدىغان كرېمنىي ئۈسكۈنىلىرىدىن پەرقلىق ھالدا، SiC ئۈسكۈنىلىرى ئەستايىدىل لايىھەلەنگەن قېلىنلىقى ۋە ئارىلاشتۇرۇش پىروفىلىغا ئىگە ئېپىتاكسىيال قەۋەتلەرگە زور دەرىجىدە تايىنىدۇ. ئېپىتاكسىيال قېلىنلىقىدىكى پەقەت بىر مىكرومېتىر پەرق پارچىلىنىش توك بېسىمى، قارشىلىق كۆرسىتىش ۋە ئۇزۇن مۇددەتلىك ئىشەنچلىكلىكنى زور دەرىجىدە ئۆزگەرتىۋېتىدۇ.

قىسقىسى، SiC ئېپىتاكسىيەسى قوللاش جەريانى ئەمەس، بەلكى ئۈسكۈنىنى بەلگىلەيدۇ.

2. SiC ئېپىتاكسىيال ئۆسۈشىنىڭ ئاساسىي پىرىنسىپلىرى

كۆپىنچە سودا SiC ئېپىتاكسىيىسى ئىنتايىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا، ئادەتتە 1500 سېلسىيە گرادۇستىن 1650 سېلسىيە گرادۇسقىچە بولغان تېمپېراتۇرىدا خىمىيىلىك پارغا چۆكمە قىلىش (CVD) ئارقىلىق ئېلىپ بېرىلىدۇ. سىلان ۋە كاربون سۇ بىرىكمىسى گازلىرى رېئاكتورغا كىرگۈزۈلىدۇ، بۇ يەردە كرېمنىي ۋە كاربون ئاتوملىرى پارچىلىنىپ، ۋافېر يۈزىدە قايتا يىغىلىدۇ.

SiC ئېپىتاكسىيەسىنى كرېمنىي ئېپىتاكسىيەسىگە قارىغاندا ئاساسەن مۇرەككەپ قىلىدىغان بىر قانچە ئامىل بار:

• كرېمنىي بىلەن كاربون ئوتتۇرىسىدىكى كۈچلۈك كوۋالېنتلىق باغلىنىش

• يۇقىرى ئۆسۈش تېمپېراتۇرىسى ماتېرىيالنىڭ مۇقىملىقى چەكلىمىسىگە يېقىن

• يۈزەكى باسقۇچلار ۋە ئاساسىي قاتلامنىڭ خاتا كېسىلىشىگە سەزگۈرلۈك

• كۆپ خىل SiC كۆپ تىپلىرىنىڭ مەۋجۇتلۇقى

گاز ئېقىمى، تېمپېراتۇرا بىردەكلىكى ياكى يۈزەكى تەييارلىقتىكى ئازراق پەرقلەرمۇ ئېپىتاكسىيال قەۋەت ئارقىلىق تارقىلىدىغان نۇقسانلارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن.

3. قېلىنلىقنى كونترول قىلىش: مىكرومېتىرلارنىڭ نېمە ئۈچۈن مۇھىملىقى

SiC توك ئۈسكۈنىلىرىدە، ئېپىتاكسىيە قېلىنلىقى بىۋاسىتە توك بېسىمى ئىقتىدارىنى بەلگىلەيدۇ. مەسىلەن، 1200 ۋولتلۇق ئۈسكۈنە پەقەت بىر قانچە مىكرومېتىر قېلىنلىقتىكى ئېپىتاكسىيە قەۋىتىنى تەلەپ قىلىشى مۇمكىن، 10 كىلوۋولتلۇق ئۈسكۈنە بولسا ئون نەچچە مىكرومېتىر قېلىنلىقتا بولۇشى مۇمكىن.

پۈتۈن 150 مىللىمېتىر ياكى 200 مىللىمېتىرلىق تاختاينىڭ قېلىنلىقىنى بىردەك قىلىش قۇرۇلۇشتا زور قىيىنچىلىققا دۇچ كېلىدۇ. ±3% لىك كىچىك ئۆزگىرىشلەر تۆۋەندىكىدەك نەتىجىلەرنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن:

• ئېلېكتر مەيدانىنىڭ تەڭسىز تەقسىملىنىشى

• بۇزۇلۇش توك بېسىمى چېكىنى تۆۋەنلىتىش

• ئۈسكۈنىلەرنىڭ ئىقتىدارىنىڭ ماس كەلمەسلىكى

قېلىنلىقنى كونترول قىلىش ئېنىق قوشۇمچە قويۇقلۇققا بولغان ئېھتىياج بىلەن تېخىمۇ مۇرەككەپلىشىدۇ. SiC ئېپىتاكسىيەسىدە، قېلىنلىق بىلەن قوشۇمچە قويۇقلۇق زىچ باغلىنىشلىق بولۇپ، بىرىنى تەڭشەش كۆپىنچە يەنە بىرىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ. بۇ ئۆزئارا باغلىنىش ئىشلەپچىقارغۇچىلارنى ئۆسۈش سۈرئىتى، بىردەكلىك ۋە ماتېرىيال سۈپىتىنى بىرلا ۋاقىتتا تەڭپۇڭلاشتۇرۇشقا مەجبۇرلايدۇ.

4. كەمتۈكلۈكلەر: داۋاملىق خىرىس

سانائەت تېز سۈرئەتتە تەرەققىي قىلغان بولسىمۇ، نۇقسانلار SiC ئېپىتاكسىيەسىدىكى ئاساسلىق توسالغۇ بولۇپ قالماقتا. ئەڭ مۇھىم نۇقسان تۈرلىرىنىڭ بەزىلىرى تۆۋەندىكىلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ:

• ئاساسىي تۈزلەڭلىكنىڭ چىقىپ كېتىشى، بۇ ئۈسكۈنە ئىشلەۋاتقاندا كېڭىيىپ، قۇتۇپ پارچىلىنىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن

• ئۈستى-ئۈستىگە قويۇش خاتالىقلىرى، كۆپىنچە ئېپىتاكسىيال ئۆسۈش جەريانىدا قوزغىلىدۇ

• مىكرو تۇرۇبازامانىۋى سۇبستراتلاردا كۆپىنچە ئازايتىلىدۇ، ئەمما يەنىلا مەھسۇلات مىقدارىغا تەسىر كۆرسىتىدۇ

• سەۋزە كەمتۈكلۈكلىرى ۋە ئۈچبۇلۇڭ كەمتۈكلۈكلىرىيەرلىك ئېشىش مۇقىمسىزلىقى بىلەن مۇناسىۋەتلىك

ئېپىتاكسىيە نۇقسانلىرىنىڭ ئالاھىدە مەسىلە بولۇشىنىڭ سەۋەبى، ئۇلارنىڭ كۆپىنچىسىنىڭ ئاساسىي قاتلامدىن كېلىپ چىقىشى، ئەمما ئۆسۈش جەريانىدا تەرەققىي قىلىشىدۇر. كۆرۈنۈشتە قوبۇل قىلىنىدىغان بىر خىل ياپراقچىدا پەقەت ئېپىتاكسىيەدىن كېيىنلا ئېلېكتر ئاكتىپ نۇقسانلار پەيدا بولۇشى مۇمكىن، بۇ دەسلەپكى تەكشۈرۈشنى قىيىنلاشتۇرىدۇ.

5. ئاساسىي قەۋەت سۈپىتىنىڭ رولى

ئېپىتاكسىيە ناچار ئاساسىي قاتلاملارنىڭ ئورنىنى تولدۇرۇپ بېرەلمەيدۇ. يۈزەكى پۇراقلىق، خاتا كېسىش بۇلۇڭى ۋە ئاساسىي تۈزلەڭلىكنىڭ چىقىپ كېتىش زىچلىقى قاتارلىقلارنىڭ ھەممىسى ئېپىتاكسىيە نەتىجىسىگە كۈچلۈك تەسىر كۆرسىتىدۇ.

ۋافلىنىڭ دىئامېتىرى 150 مىللىمېتىردىن 200 مىللىمېتىرغىچە ۋە ئۇنىڭدىن ئېشىپ كەتكەندە، تەكشى ئاساس سۈپىتىنى ساقلاش تېخىمۇ قىيىنلىشىدۇ. ۋافلىنىڭ ھەر قايسى جايلىرىدىكى كىچىك ئۆزگىرىشلەرمۇ ئېپىتاكسىيە خاراكتېرلىك ھەرىكەتتە چوڭ پەرقلەرنى كەلتۈرۈپ چىقىرىپ، جەرياننىڭ مۇرەككەپلىكىنى ئاشۇرۇپ، ئومۇمىي مەھسۇلات مىقدارىنى تۆۋەنلىتىدۇ.

ئاساسىي قاتلام بىلەن ئېپىتاكسىيە ئوتتۇرىسىدىكى بۇ زىچ باغلىنىش، SiC تەمىنلەش زەنجىرىنىڭ كرېمنىي بىلەن سېلىشتۇرغاندا تېخىمۇ تىك بىرلەشتۈرۈلگەنلىكىنىڭ بىر سەۋەبىدۇر.

6. چوڭراق ۋافلى چوڭلۇقىدا قىيىنچىلىقلارنى كېڭەيتىش

چوڭراق SiC ۋافېرلىرىغا ئۆتۈش ھەر بىر ئېپىتاكسىيەلىك قىيىنچىلىقنى كۈچەيتىدۇ. تېمپېراتۇرا گرادىيېنتىنى كونترول قىلىش قىيىنلىشىدۇ، گاز ئېقىمىنىڭ بىردەكلىكى تېخىمۇ سەزگۈر بولىدۇ ۋە نۇقسانلارنىڭ تارقىلىش يولى ئۇزىرايدۇ.

شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرى ئىشلەپچىقارغۇچىلار تېخىمۇ قاتتىق ئۆلچەملەرنى تەلەپ قىلىدۇ: يۇقىرى توك بېسىمى دەرىجىسى، تۆۋەن نۇقسان زىچلىقى ۋە ياخшыراق ۋافېر-ۋافېر ماسلىقى. شۇڭا ئېپىتاكسىيە سىستېمىلىرى SiC ئۈچۈن ئەسلىدە تەسەۋۋۇر قىلىنمىغان كۆلەمدە ئىشلەۋاتقاندا تېخىمۇ ياخشى كونترولغا ئېرىشىشى كېرەك.

بۇ جىددىيلىك بۈگۈنكى كۈندىكى ئېپىتاكسىيال رېئاكتور لايىھىلەش ۋە جەرياننى ئەلالاشتۇرۇشتىكى يېڭىلىق يارىتىشنىڭ كۆپ قىسمىنى بەلگىلەيدۇ.

7. نېمە ئۈچۈن SiC ئېپىتاكسىيىسى ئۈسكۈنە ئىقتىسادىنى بەلگىلەيدۇ؟

كرېمنىي ئىشلەپچىقىرىشتا، ئېپىتاكسىيە كۆپىنچە چىقىم تۈرى بولۇپ ھېسابلىنىدۇ. SiC ئىشلەپچىقىرىشتا، ئۇ قىممەت قوزغاتقۇچ كۈچى.

ئېپىتاكسىيەلىك مەھسۇلات مىقدارى ئۈسكۈنە ئىشلەپچىقىرىشقا قانچىلىك لېنتا كىرگۈزەلەيدىغانلىقىنى ۋە قانچە تەييار ئۈسكۈنە ئۆلچەمگە ماس كېلىدىغانلىقىنى بىۋاسىتە بەلگىلەيدۇ. نۇقسان زىچلىقى ياكى قېلىنلىق ئۆزگىرىشىنىڭ ئازراق تۆۋەنلىشى سىستېما سەۋىيەسىدە چىقىمنى زور دەرىجىدە تۆۋەنلىتىشكە ئېلىپ كېلىدۇ.

شۇڭلاشقا SiC ئېپىتاكسىيەسىدىكى ئىلگىرىلەشلەر، ئۈسكۈنە لايىھىلەشتىكى بۆسۈشلەرگە قارىغاندا، بازارنىڭ ئومۇملىشىشىغا تېخىمۇ چوڭ تەسىر كۆرسىتىدۇ.

8. كەلگۈسىگە قاراش

SiC ئېپىتاكسىيەسى بىر سەنئەتتىن پەنگە قاراپ تەدرىجىي تەرەققىي قىلماقتا، ئەمما ئۇ ھازىرغىچە كرېمنىينىڭ پىشىپ يېتىلىش باسقۇچىغا يەتمىدى. داۋاملىق ئىلگىرىلەش ئورنىدا تېخىمۇ ياخشى كۆزىتىش، ئاساسىي قاتلامنى قاتتىق كونترول قىلىش ۋە نۇقسان شەكىللىنىش مېخانىزمىنى چوڭقۇر چۈشىنىشكە باغلىق.

ئېلېكترونلۇق ئېلېكترون تېخنىكىسى يۇقىرى توك بېسىمى، يۇقىرى تېمپېراتۇرا ۋە يۇقىرى ئىشەنچلىكلىك ئۆلچىمىگە قاراپ ئىلگىرىلىگەندە، ئېپىتاكسىيە SiC تېخنىكىسىنىڭ كەلگۈسىنى شەكىللەندۈرىدىغان جىمجىت، ئەمما ھەل قىلغۇچ جەريان بولۇپ قالىدۇ.

ئاخىرىدا، كېيىنكى ئەۋلاد ئېلېكتر سىستېمىسىنىڭ ئىقتىدارى توك يولى دىئاگراممىسى ياكى ئورالما يېڭىلىقلىرى بىلەن ئەمەس، بەلكى ئاتوملارنىڭ قانداق ئېنىق ئورۇنلاشتۇرۇلۇشى بىلەن بەلگىلىنىشى مۇمكىن - بىر ۋاقىتتا بىر ئېپىتاكسىيال قەۋەت.