सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस

क्रिस्टल वृद्धि के उत्पादन की मुख्य कड़ी हैसिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट, और मुख्य उपकरण क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस है। पारंपरिक क्रिस्टलीय सिलिकॉन-ग्रेड क्रिस्टल ग्रोथ भट्टियों के समान, भट्टी की संरचना बहुत जटिल नहीं है और इसमें मुख्य रूप से एक भट्टी बॉडी, एक हीटिंग सिस्टम, एक कॉइल ट्रांसमिशन तंत्र, एक वैक्यूम अधिग्रहण और माप प्रणाली, एक गैस पथ प्रणाली, एक शीतलन प्रणाली शामिल होती है। , एक नियंत्रण प्रणाली, आदि, जिनमें से थर्मल क्षेत्र और प्रक्रिया की स्थिति गुणवत्ता, आकार, प्रवाहकीय गुण और अन्य प्रमुख संकेतक निर्धारित करती हैसिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल.

विकास के दौरान तापमानसिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टलबहुत अधिक है और इसकी निगरानी नहीं की जा सकती, इसलिए मुख्य कठिनाई प्रक्रिया में ही है।

(1) थर्मल क्षेत्र नियंत्रण कठिन है: बंद उच्च तापमान गुहाओं की निगरानी कठिन और बेकाबू है। पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित समाधान Czochralski क्रिस्टल विकास उपकरण से भिन्न, जिसमें उच्च स्तर का स्वचालन होता है और क्रिस्टल विकास प्रक्रिया को देखा और नियंत्रित किया जा सकता है, सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल 2,000 डिग्री सेल्सियस से अधिक के उच्च तापमान पर एक बंद स्थान में बढ़ते हैं, और उत्पादन के दौरान विकास तापमान को सटीक रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। , तापमान नियंत्रण कठिन है;

(2) क्रिस्टल रूप को नियंत्रित करना मुश्किल है: विकास प्रक्रिया के दौरान सूक्ष्मनलिकाएं, पॉलीटाइप समावेशन और अव्यवस्था जैसे दोष होने की संभावना होती है, और वे एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं और विकसित होते हैं। माइक्रोपाइप्स (एमपी) कुछ माइक्रोन से लेकर दसियों माइक्रोन तक के आकार के भेदन दोष हैं और उपकरणों के घातक दोष हैं; सिलिकॉन कार्बाइड एकल क्रिस्टल में 200 से अधिक विभिन्न क्रिस्टल रूप शामिल हैं, लेकिन केवल कुछ क्रिस्टल संरचनाएं (4H प्रकार) हैं। यह उत्पादन के लिए आवश्यक अर्धचालक सामग्री है। विकास प्रक्रिया के दौरान, क्रिस्टलीय परिवर्तन होने की संभावना होती है, जिससे बहु-प्रकार के समावेशन दोष होते हैं। इसलिए, सिलिकॉन-कार्बन अनुपात, विकास तापमान ढाल, क्रिस्टल विकास दर और वायु प्रवाह दबाव जैसे मापदंडों को सटीक रूप से नियंत्रित करना आवश्यक है। इसके अलावा, सिलिकॉन कार्बाइड एकल क्रिस्टल वृद्धि थर्मल क्षेत्र में एक तापमान प्रवणता होती है, जो क्रिस्टल के दौरान मूल आंतरिक तनाव और परिणामी अव्यवस्था (बेसल प्लेन डिस्लोकेशन बीपीडी, स्क्रू डिस्लोकेशन टीएसडी, एज डिस्लोकेशन टीईडी) जैसे दोषों के अस्तित्व की ओर ले जाती है। विकास प्रक्रिया, इस प्रकार बाद के एपिटेक्सी और उपकरणों को प्रभावित करती है। गुणवत्ता और प्रदर्शन.

(3) डोपिंग नियंत्रण कठिन है: प्रत्यक्ष रूप से डोप किए गए प्रवाहकीय क्रिस्टल प्राप्त करने के लिए बाहरी अशुद्धियों की शुरूआत को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए;

(4) धीमी वृद्धि दर: सिलिकॉन कार्बाइड की क्रिस्टल वृद्धि दर बहुत धीमी है। पारंपरिक सिलिकॉन सामग्री को क्रिस्टल रॉड बनने में केवल 3 दिन लगते हैं, जबकि सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल रॉड बनने में 7 दिन लगते हैं। इसके परिणामस्वरूप सिलिकॉन कार्बाइड की उत्पादन क्षमता में स्वाभाविक कमी आती है। निचला, आउटपुट बहुत सीमित है।

दूसरी ओर, सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सियल वृद्धि के पैरामीटर बेहद मांग वाले हैं, जिनमें उपकरण की वायुरोधीता, प्रतिक्रिया कक्ष की दबाव स्थिरता, गैस परिचय समय का सटीक नियंत्रण, गैस अनुपात की सटीकता और सख्त शामिल हैं। जमाव तापमान का प्रबंधन. विशेष रूप से जैसे-जैसे उपकरणों का वोल्टेज स्तर बढ़ता है, एपिटैक्सियल वेफर्स के मुख्य मापदंडों को नियंत्रित करने की कठिनाई काफी बढ़ जाती है।

इसके अलावा, जैसे-जैसे एपिटैक्सियल परत की मोटाई बढ़ती है, प्रतिरोधकता की एकरूपता को कैसे नियंत्रित किया जाए और मोटाई सुनिश्चित करते हुए दोष घनत्व को कैसे कम किया जाए यह एक और बड़ी चुनौती बन गई है। विद्युतीकृत नियंत्रण प्रणालियों में, यह सुनिश्चित करने के लिए उच्च परिशुद्धता सेंसर और एक्चुएटर्स को एकीकृत करना आवश्यक है कि विभिन्न मापदंडों को सटीक और स्थिर रूप से विनियमित किया जा सके। साथ ही, नियंत्रण एल्गोरिदम का अनुकूलन भी महत्वपूर्ण है। सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सियल विकास प्रक्रिया में विभिन्न परिवर्तनों के अनुकूल होने के लिए इसे वास्तविक समय में फीडबैक संकेतों के आधार पर नियंत्रण रणनीति को समायोजित करने में सक्षम होना चाहिए।

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