2024-12-13
SiC ประสบความสำเร็จในด้านเซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างไร
สาเหตุหลักมาจากลักษณะแถบความถี่กว้างที่โดดเด่น ตั้งแต่ 2.3 ถึง 3.3 eV ซึ่งทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงความถี่สูง คุณลักษณะนี้สามารถเปรียบได้กับการสร้างทางหลวงที่กว้างขวางสำหรับสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณความถี่สูงจะผ่านไปได้อย่างราบรื่น และวางรากฐานที่มั่นคงสำหรับการประมวลผลและส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพและรวดเร็วยิ่งขึ้น
แถบความถี่ที่กว้างตั้งแต่ 2.3 ถึง 3.3 eV เป็นปัจจัยสำคัญ ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงความถี่สูง ราวกับว่าทางหลวงอันกว้างใหญ่ถูกปูไว้สำหรับสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้สามารถเดินทางได้โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง จึงเป็นการสร้างพื้นฐานที่แข็งแกร่งสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพและความเร็วในการจัดการและถ่ายโอนข้อมูล
มีค่าการนำความร้อนสูง ซึ่งสามารถสูงถึง 3.6 ถึง 4.8 W·cm⁻¹·K⁻¹ ซึ่งหมายความว่าสามารถกระจายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว โดยทำหน้าที่เป็น "เครื่องยนต์" ระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ด้วยเหตุนี้ SiC จึงทำงานได้ดีเป็นพิเศษในการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการความต้านทานต่อรังสีและการกัดกร่อน ไม่ว่าจะเผชิญกับความท้าทายของการแผ่รังสีคอสมิกในการสำรวจอวกาศหรือการจัดการกับการกัดกร่อนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง SiC สามารถทำงานได้อย่างเสถียรและคงที่
ความคล่องตัวในการอิ่มตัวของพาหะสูง มีตั้งแต่ 1.9 ถึง 2.6 × 1077 cm·s⁻¹ คุณลักษณะนี้จะขยายศักยภาพการใช้งานในโดเมนเซมิคอนดักเตอร์ให้กว้างขึ้น โดยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างมีประสิทธิภาพโดยรับประกันการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนภายในอุปกรณ์อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ จึงให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งเพื่อให้บรรลุฟังก์ชันการทำงานที่ทรงพลังยิ่งขึ้น
ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาวัสดุคริสตัล SiC (ซิลิคอนคาร์ไบด์) มีวิวัฒนาการมาอย่างไร
เมื่อมองย้อนกลับไปที่การพัฒนาวัสดุคริสตัล SiC ก็เหมือนกับการพลิกหน้าหนังสือแห่งความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ในช่วงต้นปี พ.ศ. 2435 แอจิสันได้คิดค้นวิธีการสังเคราะห์ผงซีซีจากซิลิกาและคาร์บอน จึงเริ่มต้นการศึกษาวัสดุ SiC อย่างไรก็ตาม ความบริสุทธิ์และขนาดของวัสดุ SiC ที่ได้รับในขณะนั้นนั้นมีจำกัด เช่นเดียวกับทารกที่นุ่งผ้าห่อตัว แม้ว่าจะมีศักยภาพอันไม่มีที่สิ้นสุด แต่ก็ยังต้องการการเติบโตและการปรับแต่งอย่างต่อเนื่อง
ในปี 1955 Lely ประสบความสำเร็จในการปลูกผลึก SiC ที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ผ่านเทคโนโลยีการระเหิด ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญในประวัติศาสตร์ของ SiC อย่างไรก็ตาม วัสดุที่มีลักษณะคล้ายแผ่น SiC ที่ได้รับจากวิธีนี้มีขนาดเล็กและมีสมรรถนะที่หลากหลาย เหมือนกับกลุ่มทหารที่ไม่เท่ากัน ซึ่งพบว่าเป็นการยากที่จะสร้างกองกำลังต่อสู้ที่แข็งแกร่งในด้านการใช้งานระดับไฮเอนด์
ระหว่างปี พ.ศ. 2521 ถึง พ.ศ. 2524 เมื่อ Tairov และ Tsvetkov ได้สร้างวิธีการของ Lely ขึ้นโดยการแนะนำผลึกเมล็ดและการออกแบบการไล่ระดับอุณหภูมิอย่างระมัดระวังเพื่อควบคุมการขนย้ายวัสดุ การดำเนินการเชิงนวัตกรรมนี้ ซึ่งปัจจุบันเป็นที่รู้จักในชื่อวิธี Lely หรือวิธีการระเหิดโดยใช้เมล็ดพืช (PVT) ที่ได้รับการปรับปรุง นำมาซึ่งรุ่งอรุณใหม่สำหรับการเติบโตของคริสตัล SiC โดยปรับปรุงคุณภาพและการควบคุมขนาดของคริสตัล SiC อย่างมีนัยสำคัญ และวางรากฐานที่มั่นคงสำหรับ การนำ SiC ไปใช้อย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ
องค์ประกอบหลักในการเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC คืออะไร
คุณภาพของผง SiC มีบทบาทสำคัญในกระบวนการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC เมื่อใช้ผง β-SiCเพื่อขยายผลึกเดี่ยว SiC อาจเกิดการเปลี่ยนเฟสเป็น α-SiC การเปลี่ยนแปลงนี้ส่งผลต่ออัตราส่วนโมลของ Si/C ในเฟสไอ เหมือนกับการปรับสมดุลทางเคมีที่ละเอียดอ่อน เมื่อหยุดชะงัก การเติบโตของคริสตัลอาจได้รับผลกระทบในทางลบ คล้ายกับความไม่มั่นคงของฐานรากที่นำไปสู่การเอียงของทั้งอาคาร
ส่วนใหญ่มาจากผง SiC ซึ่งมีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างสารทั้งสอง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยิ่งความบริสุทธิ์ของผงสูงเท่าไร คุณภาพของผลึกเดี่ยวก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ดังนั้นการเตรียมผง SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูงจึงกลายเป็นกุญแจสำคัญในการสังเคราะห์ผลึกเดี่ยว SiC คุณภาพสูง สิ่งนี้กำหนดให้เราต้องควบคุมปริมาณสิ่งเจือปนอย่างเข้มงวดในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ผง เพื่อให้มั่นใจว่า "โมเลกุลของวัตถุดิบ" ทุกตัวตรงตามมาตรฐานระดับสูงเพื่อเป็นรากฐานที่ดีที่สุดสำหรับการเติบโตของคริสตัล
มีวิธีสังเคราะห์อย่างไรบ้างผง SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูง-
ปัจจุบันมีสามวิธีหลักในการสังเคราะห์ผง SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูง: วิธีเฟสไอ เฟสของเหลว และเฟสของแข็ง
โดยจะควบคุมปริมาณสิ่งเจือปนในแหล่งก๊าซอย่างชาญฉลาด รวมถึงวิธี CVD (การสะสมไอสารเคมี) และวิธีการพลาสมา CVD ใช้ "ความมหัศจรรย์" ของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ได้ผง SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูงและมีความละเอียดพิเศษ ตัวอย่างเช่น การใช้ (CH₃)₂SiCl₂ เป็นวัตถุดิบ ผงนาโนซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงและมีออกซิเจนต่ำถูกเตรียมใน "เตาหลอม" ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1,100 ถึง 1,400 ℃ ซึ่งเหมือนกับการแกะสลักผลงานศิลปะอันงดงามอย่างพิถีพิถันใน โลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ ในทางกลับกัน วิธีการพลาสมาอาศัยพลังของการชนกันของอิเล็กตรอนพลังงานสูงเพื่อให้เกิดการสังเคราะห์ผง SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูง tetramethylsilane (TMS) ใช้ไมโครเวฟพลาสมาเป็นก๊าซปฏิกิริยาเพื่อสังเคราะห์ผง SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูงภายใต้ "ผลกระทบ" ของอิเล็กตรอนพลังงานสูง แม้ว่าวิธีการแบบเฟสไอจะมีความบริสุทธิ์สูง แต่ต้นทุนที่สูงและอัตราการสังเคราะห์ที่ช้า ทำให้วิธีนี้คล้ายกับช่างฝีมือที่มีทักษะสูงซึ่งคิดค่าใช้จ่ายสูงและทำงานช้า ทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการของการผลิตขนาดใหญ่
วิธีโซล-เจลมีความโดดเด่นในวิธีเฟสของเหลว ซึ่งสามารถสังเคราะห์ความบริสุทธิ์สูงได้ผงซีซี- การใช้ซิลิคอนโซลอุตสาหกรรมและเรซินฟีนอลที่ละลายน้ำได้เป็นวัตถุดิบ ปฏิกิริยาการลดความร้อนของคาร์บอนจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ได้ผง SiC ในที่สุด อย่างไรก็ตาม วิธีเฟสของเหลวยังเผชิญกับปัญหาเรื่องต้นทุนสูงและกระบวนการสังเคราะห์ที่ซับซ้อน เช่นเดียวกับถนนที่เต็มไปด้วยหนาม ซึ่งแม้จะบรรลุเป้าหมายได้ แต่ก็เต็มไปด้วยความท้าทาย
ด้วยวิธีการเหล่านี้ นักวิจัยยังคงมุ่งมั่นที่จะปรับปรุงความบริสุทธิ์และผลผลิตของผง SiC โดยส่งเสริมเทคโนโลยีการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวของซิลิคอนคาร์ไบด์ให้อยู่ในระดับที่สูงขึ้น
ข้อเสนอของ SemicorexHผง SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ หากคุณมีข้อสงสัยหรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา
โทรศัพท์ติดต่อ # +86-13567891907
อีเมล์: sales@semicorex.com