វិធីសាស្ត្រ​សំខាន់ៗ​សម្រាប់​ការ​ដាំ​គ្រីស្តាល់​ស៊ីលីកុន​កាប៊ីត​តែមួយ រួមមាន ការដឹកជញ្ជូន​ចំហាយ​រូបវន្ត (PVT) ការ​ដាំ​ដំណោះស្រាយ​ដែល​មាន​គ្រាប់​ពីលើ (TSSG) និង​ការ​ដាក់​ចំហាយ​គីមី​សីតុណ្ហភាព​ខ្ពស់ (HT-CVD)។

ក្នុងចំណោមទាំងនេះ វិធីសាស្ត្រ PVT បានក្លាយជាបច្ចេកទេសចម្បងសម្រាប់ផលិតកម្មឧស្សាហកម្ម ដោយសារតែការរៀបចំឧបករណ៍ដ៏សាមញ្ញរបស់វា ភាពងាយស្រួលនៃប្រតិបត្តិការ និងការគ្រប់គ្រង និងថ្លៃដើមឧបករណ៍ និងប្រតិបត្តិការទាបជាង។

---

ចំណុចបច្ចេកទេសសំខាន់ៗនៃការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ SiC ដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ PVT

ដើម្បីដាំគ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនកាប៊ីដដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ PVT ទិដ្ឋភាពបច្ចេកទេសមួយចំនួនត្រូវតែគ្រប់គ្រងដោយប្រុងប្រយ័ត្ន៖

1. ភាពបរិសុទ្ធនៃសម្ភារៈក្រាហ្វីតនៅក្នុងវាលកម្ដៅ
   សម្ភារៈក្រាហ្វីតដែលប្រើក្នុងវាលកម្ដៅនៃការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ត្រូវតែបំពេញតាមតម្រូវការភាពបរិសុទ្ធយ៉ាងតឹងរ៉ឹង។ មាតិកាមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុងសមាសធាតុក្រាហ្វីតគួរតែទាបជាង 5×10⁻⁶ និងសម្រាប់បន្ទះអ៊ីសូឡង់គួរតែទាបជាង 10×10⁻⁶។ ជាពិសេស មាតិកានៃបូរ៉ុន (B) និងអាលុយមីញ៉ូម (Al) ត្រូវតែទាបជាង 0.1×10⁻⁶។

2. ប៉ូលាត្រឹមត្រូវនៃគ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជ
   ទិន្នន័យជាក់ស្តែងបង្ហាញថា ផ្ទៃ C (0001) គឺសមរម្យសម្រាប់ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ 4H-SiC ខណៈពេលដែលផ្ទៃ Si (0001) គឺសមរម្យសម្រាប់ការលូតលាស់ 6H-SiC។

3. ការប្រើប្រាស់គ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជក្រៅអ័ក្ស
   គ្រាប់ពូជដែលក្រៅអ័ក្សអាចផ្លាស់ប្តូរស៊ីមេទ្រីនៃការលូតលាស់ កាត់បន្ថយពិការភាពគ្រីស្តាល់ និងលើកកម្ពស់គុណភាពគ្រីស្តាល់កាន់តែប្រសើរ។

4. បច្ចេកទេសភ្ជាប់គ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជដែលអាចទុកចិត្តបាន
   ការភ្ជាប់ត្រឹមត្រូវរវាងគ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជ និងឧបករណ៍កាន់គឺចាំបាច់សម្រាប់ស្ថេរភាពអំឡុងពេលលូតលាស់។

5. ការរក្សាស្ថេរភាពនៃចំណុចប្រទាក់កំណើន
   ក្នុងអំឡុងពេលវដ្តលូតលាស់គ្រីស្តាល់ទាំងមូល ចំណុចប្រសព្វលូតលាស់ត្រូវតែរក្សាស្ថេរភាពដើម្បីធានាបាននូវការអភិវឌ្ឍគ្រីស្តាល់ដែលមានគុណភាពខ្ពស់។

 

---

បច្ចេកវិទ្យាស្នូលក្នុងការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ SiC

1. បច្ចេកវិទ្យាដូពីងសម្រាប់ម្សៅ SiC

ការប្រើប្រាស់ម្សៅ SiC ជាមួយសេរៀម (Ce) អាចធ្វើឱ្យការលូតលាស់របស់ប៉ូលីទីបតែមួយដូចជា 4H-SiC មានស្ថេរភាព។ ការអនុវត្តបានបង្ហាញថា ការប្រើប្រាស់ថ្នាំដូប Ce អាច៖

• បង្កើនអត្រាកំណើននៃគ្រីស្តាល់ SiC;

• ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវទិសដៅគ្រីស្តាល់សម្រាប់ការលូតលាស់ឯកសណ្ឋាន និងមានទិសដៅកាន់តែច្រើន;

• កាត់បន្ថយភាពមិនបរិសុទ្ធ និងពិការភាព;

• ទប់ស្កាត់ការច្រេះខាងក្រោយនៃគ្រីស្តាល់;

• បង្កើនអត្រាទិន្នផលគ្រីស្តាល់តែមួយ។

2. ការគ្រប់គ្រងជម្រាលកម្ដៅអ័ក្ស និងរ៉ាឌីកាល់

ជម្រាលសីតុណ្ហភាពអ័ក្សប៉ះពាល់ដល់ពហុប្រភេទគ្រីស្តាល់ និងអត្រាកំណើន។ ជម្រាលដែលតូចពេកអាចនាំឱ្យមានការរួមបញ្ចូលពហុប្រភេទ និងការដឹកជញ្ជូនសម្ភារៈថយចុះនៅក្នុងដំណាក់កាលចំហាយទឹក។ ការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវជម្រាលអ័ក្ស និងរ៉ាឌីកាល់ទាំងគឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់លឿន និងស្ថិរភាពជាមួយនឹងគុណភាពជាប់លាប់។

3. បច្ចេកវិទ្យាគ្រប់គ្រងការផ្លាស់ទីលំនៅរបស់ឆ្អឹងកងខ្នង (BPD)

BPD កើតឡើងជាចម្បងដោយសារតែភាពតានតឹងកាត់លើសពីកម្រិតសំខាន់នៅក្នុងគ្រីស្តាល់ SiC ដែលធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធរអិលសកម្ម។ ដោយសារតែ BPD មានរាងកែងទៅនឹងទិសដៅលូតលាស់ ជាធម្មតាវាកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលលូតលាស់ និងការត្រជាក់នៃគ្រីស្តាល់។ ការកាត់បន្ថយភាពតានតឹងខាងក្នុងអាចកាត់បន្ថយដង់ស៊ីតេ BPD បានយ៉ាងច្រើន។

4. ការគ្រប់គ្រងសមាមាត្រសមាសធាតុដំណាក់កាលចំហាយទឹក

ការបង្កើនសមាមាត្រកាបូនទៅស៊ីលីកុននៅក្នុងដំណាក់កាលចំហាយទឹកគឺជាវិធីសាស្ត្រដែលបង្ហាញឱ្យឃើញសម្រាប់ការជំរុញការលូតលាស់នៃពហុប្រភេទតែមួយ។ សមាមាត្រ C/Si ខ្ពស់កាត់បន្ថយការចងជាបាច់ម៉ាក្រូស្តេប និងរក្សាការទទួលមរតកផ្ទៃពីគ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជ ដោយហេតុនេះទប់ស្កាត់ការបង្កើតពហុប្រភេទដែលមិនចង់បាន។

5. បច្ចេកទេសលូតលាស់ដែលមានភាពតានតឹងទាប

ភាពតានតឹងអំឡុងពេលលូតលាស់គ្រីស្តាល់អាចនាំឱ្យមានប្លង់បន្ទះឈើកោង ស្នាមប្រេះ និងដង់ស៊ីតេ BPD ខ្ពស់។ ពិការភាពទាំងនេះអាចចម្លងទៅក្នុងស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ី និងប៉ះពាល់អវិជ្ជមានដល់ដំណើរការឧបករណ៍។

យុទ្ធសាស្ត្រជាច្រើនដើម្បីកាត់បន្ថយភាពតានតឹងគ្រីស្តាល់ខាងក្នុងរួមមាន៖

• ការកែតម្រូវការចែកចាយវាលកម្ដៅ និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការ ដើម្បីលើកកម្ពស់កំណើនជិតដល់លំនឹង។

• ការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវការរចនា Crucible ដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យគ្រីស្តាល់លូតលាស់ដោយសេរីដោយគ្មានការរឹតបន្តឹងមេកានិច;

• ការកែលម្អការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍ដាក់គ្រាប់ពូជ ដើម្បីកាត់បន្ថយភាពមិនស៊ីគ្នានៃការពង្រីកកម្ដៅរវាងគ្រាប់ពូជ និងក្រាហ្វីតកំឡុងពេលកំដៅ ជាញឹកញាប់ដោយទុកគម្លាត 2 ម.ម រវាងគ្រាប់ពូជ និងឧបករណ៍ដាក់។

• ដំណើរការចម្រាញ់កំដៅ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យគ្រីស្តាល់ត្រជាក់ចុះជាមួយឡ និងកែតម្រូវសីតុណ្ហភាព និងរយៈពេលដើម្បីបំបាត់ភាពតានតឹងខាងក្នុងទាំងស្រុង។

---

និន្នាការនៃបច្ចេកវិទ្យាកំណើនគ្រីស្តាល់ SiC

១. ទំហំគ្រីស្តាល់ធំជាង
អង្កត់ផ្ចិតគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC បានកើនឡើងពីត្រឹមតែពីរបីមីលីម៉ែត្រប៉ុណ្ណោះ ដល់បន្ទះសៀគ្វីទំហំ 6 អ៊ីញ 8 អ៊ីញ និងសូម្បីតែ 12 អ៊ីញ។ បន្ទះសៀគ្វីទំហំធំជាងនេះ ជំរុញប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្ម និងកាត់បន្ថយថ្លៃដើម ខណៈពេលដែលបំពេញតម្រូវការនៃកម្មវិធីឧបករណ៍ដែលមានថាមពលខ្ពស់។

2. គុណភាពគ្រីស្តាល់ខ្ពស់ជាង
គ្រីស្តាល់ SiC ដែលមានគុណភាពខ្ពស់គឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ឧបករណ៍ដែលមានដំណើរការខ្ពស់។ ទោះបីជាមានការកែលម្អគួរឱ្យកត់សម្គាល់ក៏ដោយ គ្រីស្តាល់បច្ចុប្បន្ននៅតែបង្ហាញពីពិការភាពដូចជា មីក្រូបំពង់ ការផ្លាស់ទីលំនៅ និងភាពមិនបរិសុទ្ធ ដែលទាំងអស់នេះអាចធ្វើឱ្យខូចដំណើរការ និងភាពជឿជាក់របស់ឧបករណ៍។

៣. ការកាត់បន្ថយថ្លៃដើម
ការផលិតគ្រីស្តាល់ SiC នៅតែមានតម្លៃថ្លៃ ដែលកំណត់ការទទួលយកយ៉ាងទូលំទូលាយ។ ការកាត់បន្ថយថ្លៃដើមតាមរយៈដំណើរការលូតលាស់ដែលប្រសើរឡើង ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្ម និងតម្លៃវត្ថុធាតុដើមទាប គឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការពង្រីកកម្មវិធីទីផ្សារ។

៤. ការផលិតឆ្លាតវៃ
ជាមួយនឹងការរីកចម្រើននៃបញ្ញាសិប្បនិម្មិត និងបច្ចេកវិទ្យាទិន្នន័យធំ កំណើនគ្រីស្តាល់ SiC កំពុងឆ្ពោះទៅរកដំណើរការស្វ័យប្រវត្តិ និងឆ្លាតវៃ។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា និងប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យអាចតាមដាន និងកែតម្រូវលក្ខខណ្ឌកំណើនក្នុងពេលវេលាជាក់ស្តែង ដែលធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវស្ថេរភាព និងលទ្ធភាពទស្សន៍ទាយដំណើរការ។ ការវិភាគទិន្នន័យអាចបង្កើនប្រសិទ្ធភាពបន្ថែមទៀតនូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការ និងគុណភាពគ្រីស្តាល់។

ការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យាលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដែលមានគុណភាពខ្ពស់ គឺជាចំណុចសំខាន់មួយនៅក្នុងការស្រាវជ្រាវសម្ភារៈ semiconductor។ នៅពេលដែលបច្ចេកវិទ្យារីកចម្រើន វិធីសាស្ត្រលូតលាស់គ្រីស្តាល់នឹងបន្តវិវត្ត និងប្រសើរឡើង ដែលផ្តល់នូវមូលដ្ឋានគ្រឹះរឹងមាំសម្រាប់កម្មវិធី SiC នៅក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ប្រេកង់ខ្ពស់ និងថាមពលខ្ពស់។