8 इंच सिलिकॉन कार्बाईड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस तंत्रज्ञानावर आधारित

       सिलिकॉन कार्बाईड उच्च-तापमान, उच्च-वारंवारता, उच्च-शक्ती आणि उच्च-व्होल्टेज उपकरणे बनवण्यासाठी एक आदर्श सामग्री आहे. उत्पादन कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि खर्च कमी करण्यासाठी, मोठ्या आकाराच्या सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट्सची तयारी ही एक महत्त्वपूर्ण विकासाची दिशा आहे. च्या प्रक्रियेच्या आवश्यकतेनुसार लक्ष्य करणे8 इंच सिलिकॉन कार्बाईड (एसआयसी) सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ, सिलिकॉन कार्बाईड फिजिकल वाफ ट्रान्सपोर्ट (पीव्हीटी) पद्धतीच्या वाढीच्या यंत्रणेचे विश्लेषण केले गेले, हीटिंग सिस्टम (टीएसी मार्गदर्शक रिंग, टीएसी लेपित क्रूसिबल,टीएसी लेपित रिंग्ज, टीएसी कोटेड प्लेट, टीएसी लेपित थ्री-पिटल रिंग, टीएसी लेपित थ्री-पेटल क्रूसिबल, टीएसी लेपित धारक, सच्छिद्र ग्रेफाइट, मऊ वाटणे, कठोर वाटले की लेप-लेपित क्रिस्टल ग्रोथ सिससेप्टर आणि इतरएसआयसी सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ प्रोसेस स्पेअर पार्ट्सवेटेक सेमीकंडक्टरद्वारे प्रदान केले गेले आहेत), सिलिकॉन कार्बाईड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसचे क्रूसिबल रोटेशन आणि प्रोसेस पॅरामीटर कंट्रोल टेक्नॉलॉजीचा अभ्यास केला गेला आणि थर्मल फील्ड सिम्युलेशन विश्लेषण आणि प्रक्रियेच्या प्रयोगांद्वारे 8 इंच क्रिस्टल्स यशस्वीरित्या तयार आणि घेतले गेले.

परिचय

      सिलिकॉन कार्बाईड (एसआयसी) तृतीय-पिढीतील सेमीकंडक्टर सामग्रीचा एक वैशिष्ट्यपूर्ण प्रतिनिधी आहे. यात मोठे बँडगॅप रुंदी, उच्च ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फील्ड आणि उच्च थर्मल चालकता यासारख्या कामगिरीचे फायदे आहेत. हे उच्च तापमान, उच्च दाब आणि उच्च वारंवारता क्षेत्रात चांगले प्रदर्शन करते आणि सेमीकंडक्टर मटेरियल तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रातील मुख्य विकासाच्या दिशानिर्देशांपैकी एक बनले आहे.  सध्या, सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल्सची औद्योगिक वाढ मुख्यत: भौतिक वाष्प वाहतूक (पीव्हीटी) वापरते, ज्यात मल्टी-फेज, मल्टी-कंपोनेंट, एकाधिक उष्णता आणि वस्तुमान हस्तांतरण आणि मॅग्नेटो-इलेक्ट्रिक उष्णता प्रवाहातील जटिल मल्टी-फिजिकल फील्ड कपलिंग समस्या समाविष्ट असतात. म्हणून, पीव्हीटी ग्रोथ सिस्टमची रचना कठीण आहे आणि दरम्यान प्रक्रिया पॅरामीटर मोजमाप आणि नियंत्रणक्रिस्टल ग्रोथ प्रक्रियाकठीण आहे, परिणामी प्रौढ सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल्स आणि लहान क्रिस्टल आकाराचे गुणवत्ता दोष नियंत्रित करण्यात अडचण येते, जेणेकरून सिलिकॉन कार्बाईड असलेल्या डिव्हाइसची किंमत सब्सट्रेट जास्त राहिली.

      सिलिकॉन कार्बाईड मॅन्युफॅक्चरिंग उपकरणे सिलिकॉन कार्बाईड तंत्रज्ञान आणि औद्योगिक विकासाचा पाया आहेत. तांत्रिक पातळी, प्रक्रिया क्षमता आणि सिलिकॉन कार्बाईड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसची स्वतंत्र हमी ही सिलिकॉन कार्बाईड सामग्रीच्या मोठ्या आकाराच्या आणि उच्च उत्पन्नाच्या दिशेने विकासाची गुरुकिल्ली आहे आणि कमी खर्चाच्या दिशेने आणि मोठ्या प्रमाणात आणि मोठ्या प्रमाणात विकसित होण्यासाठी तिसर्‍या पिढीतील सेमीकंडक्टर उद्योग चालविणारे मुख्य घटक देखील आहेत. सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट म्हणून सेमीकंडक्टर डिव्हाइसमध्ये, सब्सट्रेटचे मूल्य सर्वात मोठे प्रमाण, सुमारे 50%आहे. मोठ्या आकाराच्या उच्च-गुणवत्तेच्या सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल ग्रोथ उपकरणांचा विकास, सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट्सचे उत्पन्न आणि वाढीचा दर सुधारणे आणि उत्पादन खर्च कमी करणे संबंधित उपकरणांच्या अनुप्रयोगास महत्त्व आहे. उत्पादन क्षमता पुरवठा वाढविण्यासाठी आणि सिलिकॉन कार्बाईड उपकरणांची सरासरी किंमत कमी करण्यासाठी, सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट्सचा आकार वाढविणे हा एक महत्त्वाचा मार्ग आहे. सध्या, आंतरराष्ट्रीय मुख्य प्रवाहातील सिलिकॉन कार्बाईड सब्सट्रेट आकार 6 इंच आहे आणि तो 8 इंच पर्यंत वेगाने पुढे जात आहे.

       8 इंच सिलिकॉन कार्बाईड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसेसच्या विकासासाठी ज्या मुख्य तंत्रज्ञानाचे निराकरण करणे आवश्यक आहे ते समाविष्ट आहे: (1) लहान रेडियल तापमान ग्रेडियंट मिळविण्यासाठी मोठ्या आकाराच्या थर्मल फील्ड स्ट्रक्चरचे डिझाइन आणि 8-इंच सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल्सच्या वाढीसाठी योग्य रेखांशाचा तापमान ग्रेडियंट. आणि ()) डायनॅमिक परिस्थितीत प्रक्रिया पॅरामीटर्सचे स्वयंचलित नियंत्रण जे उच्च-गुणवत्तेच्या सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ प्रक्रियेच्या गरजा भागवते.

1 पीव्हीटी क्रिस्टल ग्रोथ यंत्रणा

       पीव्हीटी पद्धत म्हणजे सिलिकॉन कार्बाईड सिंगल क्रिस्टल्स तयार करणे म्हणजे सिलेंड्रिकल दाट ग्रेफाइट क्रूसिबलच्या तळाशी एसआयसी स्त्रोत ठेवून, आणि एसआयसी बियाणे क्रिस्टल क्रूसीबल कव्हरच्या जवळ ठेवले आहे. रेडिओ फ्रिक्वेन्सी इंडक्शन किंवा रेझिस्टन्सद्वारे क्रूसिबल 2 300 ~ 2 400 to पर्यंत गरम केले जाते, आणि ग्रेफाइट वाटले किंवा इन्सुलेटेड केले जातेसच्छिद्र ग्रेफाइट? एसआयसी स्त्रोतापासून बियाणे क्रिस्टलमध्ये नेण्यात आलेल्या मुख्य पदार्थांमध्ये एसआय, एसआय 2 सी रेणू आणि एसआयसी 2 आहेत. बियाणे क्रिस्टलमधील तापमान कमी मायक्रो-पॉवरपेक्षा किंचित कमी असल्याचे नियंत्रित केले जाते आणि क्रूसिबलमध्ये अक्षीय तापमान ग्रेडियंट तयार होते. आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, सिलिकॉन कार्बाईड मायक्रो-पोवेडर उच्च तापमानात उपशिक्षण करते ज्यामुळे वेगवेगळ्या गॅस फेज घटकांची प्रतिक्रिया वायू तयार होतात, जे तापमान ग्रेडियंटच्या ड्राईव्हखाली कमी तापमानासह बियाणे क्रिस्टलपर्यंत पोहोचतात आणि त्यावर स्फटिकासारखे सिलिकॉन कार्बाइड इनगॉट तयार करतात.

पीव्हीटी वाढीची मुख्य रासायनिक प्रतिक्रिया अशी आहेत:

Sic (S) ⇌ si (g)+c (s)

2sic ⇌ आणि₂सी (जी)+सी (एस)

2sic ⇌ sic2 (g)+si (l, g)

Sic (s) ⇌ sic (g)

एसआयसी सिंगल क्रिस्टल्सच्या पीव्हीटी वाढीची वैशिष्ट्ये आहेत:

१) दोन गॅस-सॉलिड इंटरफेस आहेत: एक म्हणजे गॅस-सिक पावडर इंटरफेस, आणि दुसरा गॅस-क्रिस्टल इंटरफेस आहे.

२) गॅसचा टप्पा दोन प्रकारच्या पदार्थांनी बनलेला आहे: एक म्हणजे सिस्टममध्ये सादर केलेले जड रेणू; दुसरे म्हणजे विघटन आणि उदात्ततेद्वारे तयार केलेले गॅस फेज घटक सिमकएनSic पावडर? गॅस फेज घटक सिमकएन एकमेकांशी संवाद साधतात आणि क्रिस्टलीकरण प्रक्रियेची आवश्यकता पूर्ण करणार्‍या तथाकथित क्रिस्टलीय गॅस फेज घटकांचा एक भाग एसआयसी क्रिस्टलमध्ये वाढेल.

)) सॉलिड सिलिकॉन कार्बाईड पावडरमध्ये, कणांमध्ये सॉलिड-फेज प्रतिक्रिया उद्भवू शकतात ज्यात काही कण सिंटरिंगद्वारे सच्छिद्र सिरेमिक बॉडी तयार करतात, काही कण क्रिस्टलायझेशन प्रतिक्रियांद्वारे आणि कार्बन-रिअल कणांमध्ये काही प्रमाणात कण तयार करणारे धान्य तयार करतात आणि कार्बन-रिअल कणांमध्ये किंवा कार्बनच्या कणांमध्ये रूपांतरित करतात.

)) क्रिस्टल ग्रोथ प्रक्रियेदरम्यान, दोन टप्प्यातील बदल होतील: एक म्हणजे घन सिलिकॉन कार्बाइड पावडर कण नॉन-स्टोइचिओमेट्रिक विघटन आणि उदात्ततेद्वारे गॅस फेज घटकांमध्ये सिमकएनमध्ये रूपांतरित होते आणि दुसरे म्हणजे गॅस फेज घटक सिमक्न क्रिस्टलायझेशनद्वारे जाळीच्या कणांमध्ये रूपांतरित होते.

2 उपकरणे डिझाइन 

      आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, सिलिकॉन कार्बाईड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसमध्ये मुख्यत: अप्पर कव्हर असेंब्ली, चेंबर असेंब्ली, हीटिंग सिस्टम, क्रूसिबल रोटेशन यंत्रणा, लोअर कव्हर लिफ्टिंग यंत्रणा आणि इलेक्ट्रिकल कंट्रोल सिस्टम समाविष्ट आहे.

2.1 हीटिंग सिस्टम 

     आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, हीटिंग सिस्टम इंडक्शन हीटिंगचा अवलंब करते आणि इंडक्शन कॉइलने बनलेली आहे, एग्रेफाइट क्रूसिबल, एक इन्सुलेशन लेयर (कठोर वाटले, मऊ वाटले) इ. जेव्हा मध्यम वारंवारता पर्यायी वर्तमान ग्रेफाइट क्रूसिबलच्या बाहेरील बाजूस मल्टी-टर्न इंडक्शन कॉइलमधून जाते, तेव्हा त्याच वारंवारतेचे प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र ग्रेफाइट क्रूसिबलमध्ये तयार केले जाईल, ज्यामुळे प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स तयार होईल. उच्च-शुद्धता ग्रेफाइट क्रूसिबल मटेरियलमध्ये चांगली चालकता असल्याने, क्रूसीबल वॉलवर प्रेरित प्रवाह तयार केला जातो, ज्यामुळे एडी करंट तयार होतो. लॉरेन्ट्झ फोर्सच्या क्रियेअंतर्गत, प्रेरित प्रवाह अखेरीस क्रूसिबलच्या बाहेरील भिंतीवर (म्हणजेच त्वचेचा प्रभाव) एकत्रित होईल आणि हळूहळू रेडियल दिशेने कमकुवत होईल. एडी प्रवाहांच्या अस्तित्वामुळे, जौले उष्णता क्रूसिबलच्या बाह्य भिंतीवर तयार केली जाते, जी वाढीच्या प्रणालीचा गरम स्त्रोत बनते. जूल उष्णतेचे आकार आणि वितरण क्रूसिबलमधील तापमान क्षेत्र थेट निर्धारित करते, जे यामधून क्रिस्टलच्या वाढीवर परिणाम करते.

     आकृती 4 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, इंडक्शन कॉइल हीटिंग सिस्टमचा एक महत्त्वाचा भाग आहे. हे स्वतंत्र कॉइल स्ट्रक्चर्सचे दोन संच स्वीकारते आणि अनुक्रमे वरच्या आणि खालच्या सुस्पष्टता गती यंत्रणेसह सुसज्ज आहे. संपूर्ण हीटिंग सिस्टमचे बहुतेक इलेक्ट्रिक उष्णता कमी होणे कॉइलद्वारे होते आणि सक्तीने थंड करणे आवश्यक आहे. कॉइलला तांबे ट्यूबने जखम आहे आणि आतल्या पाण्याने थंड होते. प्रेरित करंटची वारंवारता श्रेणी 8 ~ 12 केएचझेड आहे. इंडक्शन हीटिंगची वारंवारता ग्रेफाइट क्रूसिबलमधील इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डची प्रवेश खोली निश्चित करते. कॉइल मोशन यंत्रणा मोटर-चालित स्क्रू जोडी यंत्रणा वापरते. इंडक्शन कॉइल पावडरचे सबलिमेशन साध्य करण्यासाठी अंतर्गत ग्रेफाइट क्रूसिबल गरम करण्यासाठी इंडक्शन वीज पुरवठ्यास सहकार्य करते. त्याच वेळी, कोइल्सच्या दोन सेटची शक्ती आणि सापेक्ष स्थिती बियाणे क्रिस्टलवरील तापमान कमी मायक्रो-पोवेडरच्या तुलनेत कमी करण्यासाठी नियंत्रित केली जाते, ज्यामुळे क्रूसिबलमध्ये बियाणे क्रिस्टल आणि पावडर दरम्यान अक्षीय तापमान ग्रेडियंट तयार होते आणि सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टलमध्ये वाजवी रेडियल तापमान ग्रेडियंट तयार होते.

२.२ क्रूसिबल रोटेशन यंत्रणा 

      मोठ्या आकाराच्या वाढीदरम्यानसिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल्स, पोकळीच्या व्हॅक्यूम वातावरणातील क्रूसिबल प्रक्रियेच्या आवश्यकतेनुसार फिरत ठेवले जाते आणि पोकळीतील ग्रेडियंट थर्मल फील्ड आणि लो-प्रेशर स्टेट स्थिर ठेवणे आवश्यक आहे. आकृती 5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, क्रूसीबलचे स्थिर रोटेशन साध्य करण्यासाठी मोटर-चालित गियर जोडीचा वापर केला जातो. फिरत्या शाफ्टचे डायनॅमिक सीलिंग साध्य करण्यासाठी एक चुंबकीय द्रव सीलिंग रचना वापरली जाते. चुंबकीय द्रव सील चुंबक, चुंबकीय ध्रुव शू आणि चुंबकीय स्लीव्ह दरम्यान तयार केलेले फिरणारे चुंबकीय फील्ड सर्किट वापरते, ज्यामुळे ओ-रिंग-सारख्या फ्लुइड रिंग तयार करण्यासाठी ध्रुव शू टीप आणि स्लीव्ह दरम्यान चुंबकीय द्रव घट्टपणे शोषून घेते, सीलिंगचे उद्दीष्ट साध्य करण्यासाठी अंतर पूर्णपणे अवरोधित करते. जेव्हा रोटेशनल मोशन वातावरणापासून व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये प्रसारित केले जाते, तेव्हा लिक्विड ओ-रिंग डायनॅमिक सीलिंग डिव्हाइसचा वापर सॉलिड सीलिंगमध्ये सुलभ पोशाख आणि कमी जीवनाच्या तोटे दूर करण्यासाठी केला जातो आणि द्रव चुंबकीय द्रव संपूर्ण सीलबंद जागा भरुन काढू शकतो ज्यामुळे सर्व वाहिन्या एअर गळती होऊ शकतात आणि दोन प्रक्रियेत शून्य गळती मिळू शकते. चुंबकीय द्रव आणि क्रूसिबल समर्थन चुंबकीय द्रव आणि क्रूसिबल समर्थनाची उच्च-तापमान लागूता सुनिश्चित करण्यासाठी आणि थर्मल फील्ड स्टेटची स्थिरता प्राप्त करण्यासाठी वॉटर-कूलिंग स्ट्रक्चरचा अवलंब करते.

2.3 लोअर कव्हर लिफ्टिंग यंत्रणा

     खालच्या कव्हर लिफ्टिंग यंत्रणेत ड्राइव्ह मोटर, एक बॉल स्क्रू, एक रेखीय मार्गदर्शक, एक लिफ्टिंग ब्रॅकेट, फर्नेस कव्हर आणि फर्नेस कव्हर ब्रॅकेट असते. लोअर कव्हरच्या वरच्या आणि खाली हालचालीची जाणीव करण्यासाठी मोटर रिड्यूसरद्वारे स्क्रू मार्गदर्शक जोडीशी जोडलेली फर्नेस कव्हर ब्रॅकेट चालवते.

     खालच्या कव्हर लिफ्टिंग यंत्रणा मोठ्या आकाराच्या क्रूसीबल्सची प्लेसमेंट आणि काढून टाकणे सुलभ करते आणि महत्त्वाचे म्हणजे खालच्या भट्टीच्या कव्हरची सीलिंग विश्वसनीयता सुनिश्चित करते. संपूर्ण प्रक्रियेदरम्यान, चेंबरमध्ये व्हॅक्यूम, उच्च दाब आणि कमी दाब यासारख्या दबाव बदलाचे टप्पे असतात. लोअर कव्हरची कम्प्रेशन आणि सीलिंग स्थिती प्रक्रियेच्या विश्वसनीयतेवर थेट परिणाम करते. एकदा सील उच्च तापमानात अयशस्वी झाल्यानंतर, संपूर्ण प्रक्रिया रद्द केली जाईल. मोटर सर्वो कंट्रोल आणि लिमिट डिव्हाइसद्वारे, आकृती 6 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, प्रक्रियेच्या दाबाची स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी फर्नेस चेंबर सीलिंग रिंगची उत्कृष्ट स्थिती प्राप्त करण्यासाठी लोअर कव्हर असेंब्ली आणि चेंबरची घट्टपणा नियंत्रित केली जाते.

२.4 इलेक्ट्रिकल कंट्रोल सिस्टम 

      सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल्सच्या वाढीदरम्यान, इलेक्ट्रिकल कंट्रोल सिस्टमला भिन्न प्रक्रिया पॅरामीटर्स अचूकपणे नियंत्रित करणे आवश्यक आहे, मुख्यत: कॉइल पोझिशनची उंची, क्रूसिबल रोटेशन रेट, हीटिंग पॉवर आणि तापमान, भिन्न विशेष गॅसचे सेवन प्रवाह आणि प्रमाणित झडप उघडण्यासह.

      आकृती 7 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, कंट्रोल सिस्टम प्रोग्राम करण्यायोग्य कंट्रोलरचा सर्व्हर म्हणून वापरते, जो कॉइल आणि क्रूसिबलच्या मोशन कंट्रोलची जाणीव करण्यासाठी बसच्या माध्यमातून सर्वो ड्रायव्हरशी जोडलेला आहे; तापमान, दबाव आणि विशेष प्रक्रिया गॅस प्रवाहाचे वास्तविक-वेळ नियंत्रण जाणण्यासाठी हे मानक मोबसआरटीयूद्वारे तापमान नियंत्रक आणि फ्लो कंट्रोलरशी जोडलेले आहे. हे इथरनेटद्वारे कॉन्फिगरेशन सॉफ्टवेअरसह संप्रेषण स्थापित करते, रिअल टाइममध्ये सिस्टम माहितीची देवाणघेवाण करते आणि होस्ट संगणकावर विविध प्रक्रिया पॅरामीटर माहिती प्रदर्शित करते. ऑपरेटर, प्रक्रिया कर्मचारी आणि व्यवस्थापक मानवी-मशीन इंटरफेसद्वारे नियंत्रण प्रणालीसह माहितीची देवाणघेवाण करतात.

     नियंत्रण प्रणाली सर्व फील्ड डेटा संग्रह, सर्व अ‍ॅक्ट्युएटर्सच्या ऑपरेटिंग स्थितीचे विश्लेषण आणि यंत्रणेमधील तार्किक संबंध करते. प्रोग्राम करण्यायोग्य नियंत्रक होस्ट संगणकाची सूचना प्राप्त करते आणि सिस्टमच्या प्रत्येक अ‍ॅक्ट्युएटरचे नियंत्रण पूर्ण करते. स्वयंचलित प्रक्रिया मेनूची एक्झिक्यूशन आणि सेफ्टी रणनीती सर्व प्रोग्राम करण्यायोग्य नियंत्रकाद्वारे कार्यान्वित केली जाते. प्रोग्राम करण्यायोग्य नियंत्रकाची स्थिरता प्रक्रिया मेनू ऑपरेशनची स्थिरता आणि सुरक्षितता विश्वसनीयता सुनिश्चित करते.

     अप्पर कॉन्फिगरेशन रिअल टाइममध्ये प्रोग्राम करण्यायोग्य नियंत्रकासह डेटा एक्सचेंज राखते आणि फील्ड डेटा प्रदर्शित करते. हे हीटिंग कंट्रोल, प्रेशर कंट्रोल, गॅस सर्किट नियंत्रण आणि मोटर नियंत्रण यासारख्या ऑपरेशन इंटरफेससह सुसज्ज आहे आणि इंटरफेसवर विविध पॅरामीटर्सची सेटिंग मूल्ये सुधारित केली जाऊ शकतात. अलार्म पॅरामीटर्सचे रीअल-टाइम मॉनिटरिंग, स्क्रीन अलार्म प्रदर्शन प्रदान करणे, अलार्म घटनेचा आणि पुनर्प्राप्तीचा वेळ आणि तपशीलवार डेटा रेकॉर्ड करणे. सर्व प्रक्रिया डेटा, स्क्रीन ऑपरेशन सामग्री आणि ऑपरेशन वेळ यांचे रीअल-टाइम रेकॉर्डिंग. विविध प्रक्रिया पॅरामीटर्सचे फ्यूजन कंट्रोल प्रोग्राम करण्यायोग्य कंट्रोलरच्या अंतर्गत मूलभूत कोडद्वारे लक्षात येते आणि जास्तीत जास्त 100 चरण प्रक्रियेची जाणीव होऊ शकते. प्रत्येक चरणात प्रक्रिया ऑपरेशन वेळ, लक्ष्य शक्ती, लक्ष्य दबाव, आर्गॉन फ्लो, नायट्रोजन प्रवाह, हायड्रोजन प्रवाह, क्रूसिबल पोझिशन आणि क्रूसिबल रेट यासारख्या डझनहून अधिक प्रक्रिया पॅरामीटर्स समाविष्ट आहेत.

3 थर्मल फील्ड सिम्युलेशन विश्लेषण

    थर्मल फील्ड सिम्युलेशन विश्लेषण मॉडेल स्थापित केले आहे. आकृती 8 क्रूसिबल ग्रोथ चेंबरमधील तापमान ढग नकाशा आहे. 4 एच-एसआयसी सिंगल क्रिस्टलच्या वाढीचे तापमान श्रेणी सुनिश्चित करण्यासाठी, बियाणे क्रिस्टलचे मध्यवर्ती तापमान 2200 ℃ आणि काठाचे तापमान 2205.4 ℃ आहे. यावेळी, क्रूसिबल टॉपचे केंद्र तापमान 2167.5 ℃ आहे आणि पावडर क्षेत्राचे सर्वाधिक तापमान (साइड डाऊन) 2274.4 ℃ आहे, जे अक्षीय तापमान ग्रेडियंट तयार करते.

       क्रिस्टलचे रेडियल ग्रेडियंट वितरण आकृती 9 मध्ये दर्शविले आहे. बियाणे क्रिस्टल पृष्ठभागाचे खालचे बाजूकडील तापमान ग्रेडियंट क्रिस्टल वाढीचा आकार प्रभावीपणे सुधारू शकते. सध्याचा गणना केलेला प्रारंभिक तापमान फरक 5.4 ℃ आहे आणि एकूण आकार जवळजवळ सपाट आणि किंचित बहिर्गोल आहे, जो रेडियल तापमान नियंत्रण अचूकता आणि बियाणे क्रिस्टल पृष्ठभागाच्या एकसमानतेची आवश्यकता पूर्ण करू शकतो.

       कच्च्या सामग्रीच्या पृष्ठभागावरील आणि बियाणे क्रिस्टल पृष्ठभागामधील तापमानातील फरक वक्र आकृती 10 मध्ये दर्शविला गेला आहे. भौतिक पृष्ठभागाचे मध्यवर्ती तापमान 2210 ℃ आहे, आणि 1 ℃/सेमीचे रेखांशाचा तापमान ग्रेडियंट भौतिक पृष्ठभाग आणि बियाणे क्रिस्टल पृष्ठभाग दरम्यान तयार होते, जे वाजवी श्रेणीत आहे.

      अंदाजित वाढीचा दर आकृती 11 मध्ये दर्शविला गेला आहे. वेगवान वाढीचा दर पॉलिमॉर्फिझम आणि डिसलोकेशन सारख्या दोषांची संभाव्यता वाढवू शकतो. सध्याचा अंदाजित वाढीचा दर 0.1 मिमी/ता च्या जवळ आहे, जो वाजवी श्रेणीत आहे.

     थर्मल फील्ड सिम्युलेशन विश्लेषण आणि गणनाद्वारे, असे आढळले आहे की बियाणे क्रिस्टलचे केंद्र तापमान आणि धार तापमान 8 इंचाच्या क्रिस्टलच्या रेडियल तापमान ग्रेडियंटची पूर्तता करते. त्याच वेळी, क्रूसिबलच्या वरच्या आणि तळाशी क्रिस्टलच्या लांबी आणि जाडीसाठी योग्य अक्षीय तापमान ग्रेडियंट बनते. ग्रोथ सिस्टमची सध्याची हीटिंग पद्धत 8 इंचाच्या सिंगल क्रिस्टल्सची वाढ पूर्ण करू शकते.

4 प्रायोगिक चाचणी

     हे वापरुनसिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस, थर्मल फील्ड सिम्युलेशनच्या तापमान ग्रेडियंटच्या आधारे, क्रूसिबल टॉप टॉप तापमान, पोकळीचा दाब, क्रूसिबल रोटेशन वेग आणि वरच्या आणि खालच्या कॉइल्सची सापेक्ष स्थिती, सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल ग्रोथ टेस्ट घेण्यात आली, आणि 8-इंच सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल (आकृती 12 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे).

5 निष्कर्ष

     ग्रेडियंट थर्मल फील्ड, क्रूसिबल मोशन यंत्रणा आणि प्रक्रिया पॅरामीटर्सच्या स्वयंचलित नियंत्रणासारख्या 8 इंच सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल्सच्या वाढीसाठी मुख्य तंत्रज्ञानाचा अभ्यास केला गेला. क्रूसिबल ग्रोथ चेंबरमधील थर्मल फील्डचे आदर्श तापमान ग्रेडियंट मिळविण्यासाठी नक्कल आणि विश्लेषण केले गेले. चाचणी घेतल्यानंतर, डबल-कॉइल इंडक्शन हीटिंग पद्धत मोठ्या आकाराच्या वाढीस पूर्ण करू शकतेसिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल्स? या तंत्रज्ञानाचे संशोधन आणि विकास 8 इंच कार्बाईड क्रिस्टल्स प्राप्त करण्यासाठी उपकरणे तंत्रज्ञान प्रदान करते आणि सिलिकॉन कार्बाईड औद्योगिकीकरण 6 इंच ते 8 इंच पर्यंत संक्रमणासाठी उपकरणे पाया प्रदान करते, सिलिकॉन कार्बाईड सामग्रीची वाढीची कार्यक्षमता सुधारते आणि खर्च कमी करते.