Carson a tha grafait àrd-ghlan deatamach airson smachd a chumail air lochdan epitaxy SiC

Tha buaidh aig atharrachaidhean beaga san àrainneachd fàis air càileachd a’ chlais silicon carbide (SiC) a thèid a dhèanamh. Is e raon nach eil mòran a’ beachdachadh an grafait a tha a’ lìnigeadh an reactar. Tha e a’ seasamh ri deuchainn an teas mhòir a lorgar taobh a-staigh an reactar fhad ‘s a tha e a’ toirt taic don chlais agus ga shuidheachadh rè epitaxy. Ma tha an grafait neo-ghlan no le structar neo-riaghailteach, faodaidh pìosan beaga de stuth no ath-bhualadh nach eilear ag iarraidh a bhith air an tasgadh tron ​​phròiseas fàis. Faodaidh duilgheadasan beaga air uachdar a’ ghrafait fàs gu bhith nan lochdan mòra clais, agus mar thoradh air sin bidh barrachd obrach agus toradh nas ìsle ann dha luchd-saothrachaidh chip. Mar sin bidh staid agus glanadh an Glacadair grafait 's e cùis nas cudromaiche na bhiodh a' mhòr-chuid a' smaoineachadh.

Ciamar a bheir purrachd grafait buaidh air cùisean mìrean ann an seòmraichean epitaxy?

Tha mìrean nan lochd farsaing air na wafers ann an seòmraichean epitaxy SiC, agus bidh grafait an sàs sa phròiseas gu tric. Tha na pàirtean grafait a’ fuireach anns an raon teth den reactar SiC, a’ giùlan an wafer agus a’ toirt buaidh air na cumaidhean teirmeach. Le bhith a’ cleachdadh grafait nach eil cho fìor-ghlan, faodaidh neo-chunbhalachdan beaga, leithid truailleadh meatailteach, luaithre, no fuigheall fuigheall pròiseas, gas a leigeil a-mach às a’ ghrafait mean air mhean thar ùine rè fàs aig teòthachd àrd. Gu tric chan fhaicear na neo-chunbhalachdan a chaidh a leigeil ma sgaoil anns an t-seòmar, ach mu dheireadh bidh iad a’ tighinn air uachdar an wafer, no a’ fàs nam pàirt den ìre gas. Mar eisimpleir, ann an aon tagradh roghnaich factaraidh grafait ìre nas ìsle airson sàbhalaidhean cosgais. Ged nach robh cùisean sam bith follaiseach rè ruith ghoirid an toiseach, às deidh grunn chuairtean de… Sic epitaxy , chaidh tuill-phrìneach agus spotan garbha fhaicinn air uachdar an uaifle. Chaidh stòr nan lochdan sin a lorg ann am meanbh-ghràinean a chaidh a leigeil a-mach à neach-gleidhidh no gabhadair grafait. Rachadh na mìrean a-steach don t-seòmar fàis agus obraicheadh ​​iad mar shìol ann an dòigh nach eilear ag iarraidh. Bhiodh dùmhlachd neo-chothromach a’ phàirt grafait cuideachd a’ cur ri meanbh-sgàineadh air uachdar a’ phàirt nuair a bhiodh e air a theasachadh, agus mar thoradh air sin bhiodh mìrean mìne a’ rùsgadh a-steach don t-seòmar thar ùine, eadhon ged a dh’ fhaodadh am pàirt a bhith a’ coimhead glan. Mar sin, tha sgrùdadh a dhèanamh air stòr grafait agus a eachdraidh na obair àbhaisteach ann an saothrachaidhean gus lochdan co-cheangailte ri mìrean a sheachnadh. Mar as trice tha grafait àrd-ghlan le meud fo smachd de luaithre ion-mhiannaichte, gu sònraichte airson cinneasachadh fad-ùine. Tha cunntas de chuairtean teirmeach phàirtean cuideachd air a sgrùdadh oir bidh stuthan a’ rùsgadh mìrean eadhon às deidh deagh phròiseasan tùsail. Cuideachd, bidh buaidh aig an dòigh cumail suas airson pàirtean grafait air lochdan. Mar eisimpleir, bhiodh modhan glanaidh ionnsaigheach a’ dèanamh cron air uachdar grafait agus a’ leantainn gu meanbh-sgàinidhean. Is e am pròiseas as fheàrr pròiseas glanaidh tlàth, fo smachd le glè bheag de eadar-obrachadh corporra leis na pàirtean grafait. Air adhbharan eaconamach, is dòcha gum biodh e na b’ fheàrr na pàirtean a chur nan àite nas tràithe na bha dùil na bhith a’ dèiligeadh ri call toraidh aig ìrean nas fhaide air adhart. Ann an ùine ghoirid, tha smachd air gineadh mìrean ann am pròiseas epitaxy SiC àbhaisteach a’ tionndadh timcheall air mion-fhiosrachadh mu chàileachd stuthan agus cleachdaidhean làimhseachaidh. Tha cùis càileachd grafait aig cridhe na cùise.

Riatanasan Stuth airson Pàirtean Epitaxial SiC Àrd-inbhe agus Glacadairean

Airson epitaxy SiC, tha na pàirtean anns an reactar nas motha na dìreach a bhith a’ “cumail” an wafer. Bidh glacadairean, luchd-giùlain grafait agus co-phàirtean sòn teth anns an reactar a’ toirt buaidh dhìreach air fàs criostail. Sin as coireach gu bheil na stuthan gu math dùbhlanach agus nochdaidh locht beag mu dheireadh mar locht air an wafer. Tha seasmhachd teirmeach àrd na riatanas bunaiteach. Tha na pàirtean air an teasachadh gu teòthachd glè àrd airson ùine mhòr (uaireannan cearcallan teasachaidh / fuarachaidh ath-aithriseach). Bidh stuth nach urrainn seasmhachd a chumail aig na teòthachdan sin a’ claonadh agus dh’ fhaodadh e sgàineadh mu dheireadh. Faodaidh atharrachaidhean beaga ann an geoimeatraidh atharrachadh mòr a thoirt air sruthadh gas agus sgaoileadh teas agus mar thoradh air sin fàs criostail neo-èideadh air uachdar an wafer. Tha purrachd na fheart cudromach eile. Feumaidh pròiseasan SiC àrd-ìre susbaint meatailt glè ìosal agus ìre luaithre glè ìosal ann am pàirtean stèidhichte air grafait. Rè obrachadh bidh na lorgan meatailt a’ leaghadh a-mach gu slaodach às na pàirtean, faodaidh na truailleadh sgaoileadh a-steach don t-seòmar agus leantainn gu truailleadh mìrean no lochdan criostail ionadail. Ann an cuid de factaraidhean, chaidh locht cruachadh air thuaiream a lorg gu aon bhaidse de ghlacadair truaillte. Tha structar uachdar na riatanas cudromach. Cuidichidh uachdar rèidh is cothromach le bhith a’ lughdachadh rùsgadh mìrean rè a’ chearcall teasachaidh/fuarachaidh. Bidh uachdar neo-aonfhoirmeil, no pores taobh a-staigh structar an uachdair, a’ briseadh sìos gu leantainneach rè obrachadh agus mar sin a’ gineadh stòr seasmhach de mhìrean a-steach don t-seòmar. Tha càileachd a’ chòmhdaich cuideachd na riatanas riatanach eile. Bidh mòran de luchd-gabhail àrd-ìre a’ cleachdadh còmhdach SiC mar shreath dìon. Feumaidh an còmhdach cumail gu math ris an stuth bunaiteach agus feumaidh e seasamh ri obrachadh fada. Bidh droch cheangal agus dì-laminachadh a’ nochdadh a’ ghrafait bunaiteach gu dìreach don àrainneachd ath-bhualadh chruaidh. Bidh sinn gu tric a’ faicinn seo ann an tagraidhean fìor: mar eisimpleir, chì factaraidh wafer a bhios a’ ruith airson baidse cinneasachaidh fada gu bheil an ìre locht ag èirigh gu cunbhalach às deidh ceudan de chearcaill. Nochdaidh sgrùdadh an neach-gabhail beagan caitheamh den chòmhdach agus bleith oir. Bheir atharrachadh no ath-chur a’ phàirt an ìre locht gu ìre iomchaidh. Chan e dìreach coileanadh tùsail nan co-phàirtean a tha ann a bhith a’ taghadh nan stuthan ceart, ach seasmhachd an stuth ann an cuairtean a-rithist is a-rithist.

Buaidhean Structar Gràin air Seasmhachd Teirmeach ann an Siostaman AIXTRON G10

Structar gràin phàirtean grafait taobh a-staigh SiC àrd-teòthachd Fàs epitaxy siostam, leithid AIXTRON G10, a’ toirt buaidh mhòr air seasmhachd teirmeach. Tha seo a’ buntainn ri atharrachaidhean tomhasach, gleidheadh ​​cumadh, agus freagairt do chearcall teirmeach. Chan e solid monolithach a th’ ann an grafait. Tha e air a dhèanamh suas de ghrunn chriostalan no ghràinean. Dh’ fhaodadh gum bi diofar stiùiridhean aig na criostalan fa leth. Nuair a tha smachd bochd air meud gràin taobh a-staigh a’ phàirt grafait, bidh sgaoileadh teas neo-chothromach ag èirigh. Bidh raointean den phàirt a’ teasachadh suas agus a’ fuarachadh aig diofar ìrean. Bidh seo a’ cruthachadh cuideam a-staigh air ìre meanbh. Mean air mhean, thar ùine, bidh an cuideam a-staigh seo ag adhbhrachadh lùbadh no saobhadh ann am pàirtean mar an glacadair no giùlan an wafer. Tha am pròiseas seo furasta aithneachadh rè cinneasachadh. Mar as trice nochdaidh e nuair a bhios loidhne an wafer ag obair aig teòthachd àrd. Bidh càileachd an wafer a’ tòiseachadh a’ gluasad às deidh ceudan de chearcallan teirmeach. Bidh atharrachaidhean ann an tiugh ag àrdachadh, agus bidh lochdan oir a’ tòiseachadh a’ nochdadh nas cunbhalaiche. Cho luath ‘s a thèid na pàirtean seo a sgrùdadh, mar as trice bidh comharran lùbadh no sgìths stuthan aca. Bidh seasmhachd teirmeach mòran nas fheàrr aig structaran gràin mìn le sgaoileadh criostalan fo smachd na gràinean garbha no structaran air thuaiream. Mar thoradh air an seo, bidh gluasad teas nas cothromaiche agus puingean cuideam ionadail nas lugha. Le structar gràin ceart, bidh na pàirtean an aghaidh lùbadh eadhon thairis air ceudan de chuairtean teirmeach. Bidh structaran garbha no structaran gràin a tha air an sgaoileadh gu dona ag adhbhrachadh spotan lag taobh a-staigh a’ phàirt, a’ leigeil le meanbh-sgàineadh agus mu dheireadh a’ leigeil ma sgaoil mìrean a-steach don t-seòmar. Is e prìomh chùis eile ri bheachdachadh an aghaidh clisgeadh teirmeach. Tha puingean ann far a bheil am pàirt a’ dol tro atharrachadh teòthachd mòr leithid luchdachadh a-steach don reactar no nuair a thèid a thoirt air falbh. Ma tha crìochan lag eadar gràinean, faodaidh meanbh-sgàinidhean cruthachadh air feadh loidhnichean a’ ghràin. Ged nach bi seo mar as trice ag adhbhrachadh fàilligeadh pàirt, leigidh e leis na laigsean sin cruthachadh anns an stuth, ag adhbhrachadh chùisean earbsachd san àm ri teachd. Bidh a’ mhòr-chuid de fhactaraidhean a’ cumail sùil air fad-beatha pàirt an dà chuid a rèir na h-uairean a chaidh a chleachdadh, agus an àireamh de chuairtean teirmeach agus làimhseachadh teas iomlan. Bidh beatha nas fhaide aig na pàirtean le structar gràin innleadaichte gu math, toraidhean nas cunbhalaiche thar ùine.

A’ lughdachadh truailleadh meatailteach ann am pàirtean grafait àrd-ghlanachd

Is e aon de na duilgheadasan "do-fhaicsinneach" ach èiginneach ann am pàirt grafait sam bith, a’ gabhail a-steach ann am pròiseas epitaxy SiC, an truailleadh meatailteach. Faodaidh eadhon lorgan beaga bìodach de mheatailtean ann am pàirt grafait a dhol a-steach don phròiseas agus a bhith nan stòr de lochdan a tha duilich a lorg ann an reactar epitaxy SiC mar an AIXTRON G10. Mar as trice bidh na meatailtean sin a’ tighinn bho na stuthan amh no na diofar cheumannan giullachd a tha an sàs ann an saothrachadh a’ phàirt grafait. Tha eileamaidean mar iarann, nicil, calcium agus sodium cumanta agus bidh iad fhathast glaiste ann am mòr-chuid a’ ghrafait aig teòthachd an t-seòmair, ge-tà, aig an teòthachd pròiseas àrd a thathas a’ cleachdadh ann an epitaxy SiC, dh’ fhaodadh na h-eileamaidean sin a bhith gluasadach. Faodaidh na lorgan meatailt seo a bhith air an leigeil a-mach à gas no gluasad chun uachdar mu dheireadh rè chuairtean teasachaidh / fuarachaidh a-rithist anns an raon teth, is e sin an glacadair no giùlan an wafer fhèin. Bhiodh cùis àbhaisteach mar seo: bidh fab a’ tòiseachadh baidse cinneasachaidh a’ cleachdadh pàirtean grafait ùra. Tha a’ chiad beagan wafers ceart gu leòr agus chan eil lochdan sam bith orra, ach às deidh ùine sònraichte, bidh lochdan beaga a’ tòiseachadh a’ nochdadh. Mar as trice is e slocan beaga bìodach, lochdan cruach air thuaiream, no tachartasan gràinean nach gabh a mhìneachadh a th’ annta. Tha e furasta amharas ceàrr a bhith agad mu shruth gas ceàrr no tachartas truailleadh rè glanadh an t-seòmair. Ach bidh mion-sgrùdadh gu tric a’ leantainn air ais gu leigeil ma sgaoil meatailtean lorg bho phàirtean grafait gu slaodach. Tha smachd a chumail air purrachd grafait mar aon de na prìomh rudan. Airson pàirtean èiginneach, is fheàrr grafait glan aig teòthachd àrd le susbaint luaithre ìosal. Bidh an ceum glanaidh seo a’ toirt air falbh a’ mhòr-chuid de na tha air fhàgail de mheatailt. Faodaidh grafait mar sin na h-eileamaidean a chumail glaiste airson ùine nas fhaide eadhon fo chuairtean teasachaidh / fuarachaidh a-rithist is a-rithist. Tha sgrùdadh a-steach phàirtean grafait cuideachd glè chudromach ann an cuid de fhabs. Faodaidh deuchainn a dhèanamh air na baidsean grafait le dòighean leithid ICP-OES no XRF casg a chuir air pàirtean truaillte a chleachdadh. Faodaidh e cuideachd casg a chuir air measgachadh phàirtean bho dhiofar thùsan taobh a-staigh an aon shruth pròiseis. Bidh còmhdach leithid SiC no TaC cuideachd a’ cuideachadh le bhith a’ fuasgladh na trioblaid le bhith ag obair mar bhacadh eadar am pàirt grafait agus an àrainneachd phròiseis. Cho fad ‘s a tha an còmhdach air a thasgadh gu math agus air a cheangal ris an t-substrate grafait fon talamh, lughdaichidh e eadar-obrachadh a’ phàirt grafait leis an àrainneachd phròiseis. Mu dheireadh ach chan e as ìsle tha làimhseachadh agus stòradh nam pàirtean grafait. Faodar pàirtean grafait a thruailleadh rè làimhseachadh le miotagan salach, ionnstramaidean no le bhith gan stòradh air sgeilp neo-ghlan. Faodaidh an truailleadh uachdar seo faighinn a-steach don àmhainn rè a’ chearcall teasachaidh. Gus truailleadh meatailteach phàirtean grafait a lughdachadh, is e suim mòran oidhirpean beaga a th’ ann. Tha feum air stuth àrd-ghlanachd còmhla ri deagh chleachdadh làimhseachaidh agus smachd teann air pròiseasan.

Carson a tha Siostaman Veeco EPIK ag iarraidh stuthan grafait le porosity fìor ìosal?

Bidh pàirtean grafait taobh a-staigh àrd-ùrlar Siostaman Veeco EPIK a’ fulang aon de na suidheachaidhean pròiseas as cruaidhe ann an saothrachadh leth-chonnsachaidh. Bidh na co-phàirtean sin a’ fulang le suidheachaidhean teòthachd àrd, ceimigeachd gas ionnsaigheach agus cearcallan pròiseas fada. Mar sin tha grafait le porosity ìosal deatamach gus ionracas agus glanadh epitaxy SiC a chumail suas. Tha porosity a’ toirt iomradh air na pores beaga, a-staigh a tha ann am bodhaig a’ ghrafait fhèin. A dh’ aindeoin uachdar rèidh gu tur, faodaidh pores a-staigh a bhith ann a bhios a’ glacadh gasaichean pròiseas, fuigheall agus ceimigeachd glanaidh. Tha porosity àrd a’ ciallachadh barrachd meud a-staigh airson a ghlacadh, far am faodar stuth a dhì-ghasadh mean air mhean às deidh nochdadh do theodhachd àrd. Chan eil an dì-ghasadh seo an-còmhnaidh loidhneach agus faodaidh e leantainn gu spreadhaidhean, ga dhèanamh duilich smachd a chumail air a’ phròiseas. Ann an epitaxy SiC, tha seo gu sònraichte cronail. Nuair a thèid gasaichean a leigeil ma sgaoil bhon bhodhaig grafait, faodar an toirt a-steach don t-sruthadh gas taobh a-staigh seòmar an epitaxy, a’ cur ri mìrean nach eilear ag iarraidh. Lorgaidh mìrean an slighe air uachdar a’ chlais, a’ toirt buaidh air fàs criostail agus faodaidh iad leantainn gu lochdan ris nach robh dùil leithid slocan air thuaiream, garbh-chruthachadh uachdar no atharrachaidhean ionadail ann an tighead a’ chlais. Is e suidheachadh àbhaisteach a thèid a lorg ann an rampaichean cinneasachaidh far a bheil factaraidh glan a’ faighinn pàirtean grafait ùra airson siostam EPIK. Is dòcha gum bi na toraidhean tùsail iomchaidh, ach mar a bhios na cuairtean teirmeach ag ath-aithris, faodaidh na h-ìrean locht snàgadh suas agus is dòcha nach nochd sgrùdadh air an t-sreath phròiseas a’ gabhail a-steach loidhnichean gas, bhalbhaichean agus ìrean pròiseas glanaidh dad follaiseach. Gu tric thèid fhoillseachadh gur e an grafait ìosal-phorasachd taobh a-staigh na sòn teòthachd àrd a tha ciontach. Bidh taghadh grafait ultra-ìosal-phorasachd a’ lughdachadh a’ chunnart seo gu h-èifeachdach le bhith a’ cuingealachadh nan tomhasan a-staigh anns am faodar gnèithean glaiste fhalach, a’ lughdachadh coltachd leigeil ma sgaoil gas obann nuair a thèid an teasachadh. Tha e cuideachd co-cheangailte ri ionracas meacanaigeach nas fheàrr. Mar as trice bidh structar nas dùmhaile grafait ultra-ìosal-phorasachd a’ tabhann barrachd strì an aghaidh sgàineadh mar a bhios an grafait a’ dol tro chearcall teirmeach a-rithist. A bharrachd air an sin, bidh uachdaran ìosal-phorasachd a’ brosnachadh ionracas còmhdach nas fheàrr. Nuair a thèid SiC no stuthan teas-dhìonach eile a chòmhdach air na h-uachdaran grafait seo, bidh iad a’ cumail gu math ri uachdar nach eil cho porasach. Tha seo dualtach a bhith mar thoradh air dlùth-cheangal nas motha eadar an stuth còmhdaichte agus an grafait, a tha an uair sin a’ neartachadh seasmhachd agus fad-beatha nan còtaichean agus an comas aca rùsgadh no sgoltadh. Mu dheireadh, tha taghadh grafait le porosity ìosal ann an suidheachadh saothrachaidh làitheil, ged a tha e na fheart stuthan, a’ toirt buannachd dhìreach ann a bhith a’ coileanadh thoraidhean wafer seasmhach, glan, ro-innseach taobh a-staigh phròiseasan epitaxy SiC àrd-ìre.