उच्च प्रतीची क्रिस्टल वाढ कशी मिळवायची? - sic क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस

1. सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसचे मूलभूत तत्व काय आहे?

सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसचे कार्यरत तत्त्व म्हणजे भौतिक सबलिमेशन (पीव्हीटी). पीव्हीटी पद्धत ही उच्च-शुद्धता एसआयसी सिंगल क्रिस्टल्ससाठी सर्वात कार्यक्षम पद्धतींपैकी एक आहे. थर्मल फील्ड, वातावरण आणि वाढीच्या पॅरामीटर्सच्या अचूक नियंत्रणाद्वारे, सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस उच्च तापमानात स्थिरपणे कार्य करू शकते, जबरदस्तीने, गॅस फेज ट्रान्समिशन आणि कंडेन्सेशन क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया पूर्ण करण्यासाठीSic पावडर.

1.1 वाढीच्या भट्टीचे कार्य तत्त्व

● पीव्हीटी पद्धत

पीव्हीटी पद्धतीचा मुख्य भाग म्हणजे उच्च तापमानात वायू घटकांमध्ये सिलिकॉन कार्बाईड पावडरला उपहास करणे आणि एकच क्रिस्टल स्ट्रक्चर तयार करण्यासाठी गॅस फेज ट्रान्समिशनद्वारे बियाणे क्रिस्टलवर घनरूप करणे. या पद्धतीचे उच्च-शुद्धता, मोठ्या आकाराचे क्रिस्टल्स तयार करण्यात महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत.

Cry क्रिस्टल वाढीची मूलभूत प्रक्रिया

✔ उदात्त: क्रूसिबलमधील एसआयसी पावडर 2000 च्या वर उच्च तापमानात एसआय, सी 2 आणि एसआयसी 2 सारख्या वायू घटकांमध्ये उदात्त केले जाते.

✔ वाहतूक: थर्मल ग्रेडियंटच्या क्रियेअंतर्गत, वायू घटक उच्च तापमान झोन (पावडर झोन) पासून कमी तापमान झोन (बियाणे क्रिस्टल पृष्ठभाग) पर्यंत संक्रमित केले जातात.

Con कंडेन्सेशन क्रिस्टलायझेशन: बियाणे क्रिस्टल पृष्ठभागावर अस्थिर घटकांचा नाश होतो आणि एकच क्रिस्टल तयार करण्यासाठी जाळीच्या दिशेने वाढतात.

1.2 क्रिस्टल वाढीची विशिष्ट तत्त्वे

सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल्सची वाढ प्रक्रिया तीन टप्प्यात विभागली गेली आहे, जी एकमेकांशी जवळून जोडलेली आहे आणि क्रिस्टलच्या अंतिम गुणवत्तेवर परिणाम करते.

✔ sic पावडर सबलीमेशन: उच्च तापमानाच्या परिस्थितीत, सॉलिड एसआयसी (सिलिकॉन कार्बाईड) वायू सिलिकॉन (एसआय) आणि वायू कार्बन (सी) मध्ये वाढेल आणि प्रतिक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:

Sic (s) → si (g) + c (g)

आणि अस्थिर वायू घटक तयार करण्यासाठी अधिक जटिल दुय्यम प्रतिक्रिया (जसे की एसआयसी 2). उच्च तापमान ही उपहासात्मक प्रतिक्रियांना प्रोत्साहन देण्यासाठी आवश्यक अट आहे.

✔ गॅस फेज वाहतूक: गॅसियस घटक तापमान ग्रेडियंटच्या ड्राईव्हखाली क्रूसिबलच्या सबलिमेशन झोनमधून बियाणे झोनमध्ये नेले जातात. गॅस प्रवाहाची स्थिरता जमा करण्याचे एकसारखेपणा निर्धारित करते.

Con कंडेन्सेशन क्रिस्टलायझेशन: कमी तापमानात, अस्थिर वायू घटक बियाणे क्रिस्टलच्या पृष्ठभागासह एकत्रितपणे घन क्रिस्टल्स तयार करतात. या प्रक्रियेमध्ये थर्मोडायनामिक्स आणि क्रिस्टलोग्राफीच्या जटिल यंत्रणेचा समावेश आहे.

सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथसाठी 1.3 की पॅरामीटर्स

उच्च-गुणवत्तेच्या एसआयसी क्रिस्टल्सना खालील पॅरामीटर्सचे अचूक नियंत्रण आवश्यक आहे:

✔ तापमान: पावडरचे संपूर्ण विघटन सुनिश्चित करण्यासाठी सबलीमेशन झोन 2000 च्या वर ठेवणे आवश्यक आहे. मध्यम ठेवण्याचे प्रमाण सुनिश्चित करण्यासाठी बियाणे झोनचे तापमान 1600-1800 वर नियंत्रित केले जाते.

✔ दबाव: गॅस फेज वाहतुकीची स्थिरता राखण्यासाठी पीव्हीटीची वाढ सामान्यत: 10-20 टॉरच्या कमी-दाबाच्या वातावरणात केली जाते. उच्च किंवा खूप कमी दाबामुळे वेगवान क्रिस्टल वाढीचा दर किंवा दोष वाढू शकेल.

✔ वातावरण: प्रतिक्रिया प्रक्रियेदरम्यान अशुद्धता दूषित होण्यापासून टाळण्यासाठी कॅरियर गॅस म्हणून उच्च-शुद्धता आर्गॉनचा वापर करा. वातावरणाची शुद्धता क्रिस्टल दोषांच्या दडपशाहीसाठी महत्त्वपूर्ण आहे.

✔ वेळ: एकसमान वाढ आणि योग्य जाडी मिळविण्यासाठी क्रिस्टल ग्रोथची वेळ सहसा दहा तासांपर्यंत असते.

2. सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसची रचना काय आहे?

सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसच्या संरचनेचे ऑप्टिमायझेशन मुख्यत: उच्च-तापमान हीटिंग, वातावरण नियंत्रण, तापमान फील्ड डिझाइन आणि मॉनिटरिंग सिस्टमवर लक्ष केंद्रित करते.

२.१ ग्रोथ फर्नेसचे मुख्य घटक

● उच्च-तापमान हीटिंग सिस्टम

✔ प्रतिरोध हीटिंग: उष्णता ऊर्जा थेट प्रदान करण्यासाठी उच्च-तापमान प्रतिरोध वायर (जसे मोलिब्डेनम, टंगस्टन) वापरा. फायदा म्हणजे उच्च तापमान नियंत्रण अचूकता, परंतु आयुष्य उच्च तापमानात मर्यादित आहे.

✔ इंडक्शन हीटिंग: एडी करंट हीटिंग क्रूसिबलमध्ये इंडक्शन कॉइलद्वारे तयार केली जाते. यात उच्च कार्यक्षमता आणि संपर्क नसलेले फायदे आहेत, परंतु उपकरणांची किंमत तुलनेने जास्त आहे.

● ग्रेफाइट क्रूसिबल आणि सब्सट्रेट बियाणे स्टेशन

✔ उच्च-शुद्धता ग्रेफाइट क्रूसिबल उच्च-तापमान स्थिरता सुनिश्चित करते.

The बियाणे स्टेशनच्या डिझाइनने एअरफ्लो एकरूपता आणि थर्मल चालकता दोन्ही विचारात घेणे आवश्यक आहे.

● वातावरण नियंत्रण डिव्हाइस

Riction प्रतिक्रिया वातावरणाची शुद्धता आणि स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी उच्च-शुद्धता गॅस वितरण प्रणाली आणि प्रेशर रेग्युलेटिंग वाल्व्हसह सुसज्ज.

● तापमान फील्ड एकरूपता डिझाइन

Vun क्रूसिबल वॉलची जाडी, हीटिंग घटक वितरण आणि उष्णता ढाल रचना अनुकूलित करून, तापमान क्षेत्राचे एकसारखे वितरण प्राप्त केले जाते, ज्यामुळे क्रिस्टलवरील थर्मल तणावाचा प्रभाव कमी होतो.

2.2 तापमान फील्ड आणि थर्मल ग्रेडियंट डिझाइन

✔ तापमान फील्ड एकरूपतेचे महत्त्व: असमान तापमान क्षेत्रामुळे क्रिस्टलच्या आत स्थानिक वाढीचे दर आणि दोष उद्भवतील. तापमान क्षेत्राची एकरूपता कुंडलाकार सममिती डिझाइन आणि उष्णता शिल्ड ऑप्टिमायझेशनद्वारे मोठ्या प्रमाणात सुधारली जाऊ शकते.

✔ थर्मल ग्रेडियंटचे अचूक नियंत्रण: हीटरचे वीज वितरण समायोजित करा आणि तापमानातील फरक कमी करण्यासाठी वेगवेगळ्या क्षेत्रे विभक्त करण्यासाठी उष्णता ढाल वापरा. कारण थर्मल ग्रेडियंट्सचा क्रिस्टल जाडी आणि पृष्ठभागाच्या गुणवत्तेवर थेट परिणाम होतो.

2.3 क्रिस्टल ग्रोथ प्रक्रियेसाठी देखरेख प्रणाली

✔ तापमान देखरेख: सबलिमेशन झोन आणि बियाणे झोनच्या वास्तविक-वेळेच्या तपमानावर लक्ष ठेवण्यासाठी फायबर ऑप्टिक तापमान सेन्सर वापरा. डेटा अभिप्राय प्रणाली स्वयंचलितपणे हीटिंग पॉवर समायोजित करू शकते.

✔ वाढ दर देखरेख: क्रिस्टल पृष्ठभागाच्या वाढीचा दर मोजण्यासाठी लेसर इंटरफेरोमेट्री वापरा. प्रक्रियेस गतिकरित्या ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी मॉडेलिंग अल्गोरिदमसह मॉनिटरिंग डेटा एकत्र करा.

3. सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसच्या तांत्रिक अडचणी काय आहेत?

सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसच्या तांत्रिक अडचणी प्रामुख्याने उच्च-तापमान सामग्री, तापमान क्षेत्र नियंत्रण, दोष दडपशाही आणि आकार विस्तारात केंद्रित आहेत.

1.१ उच्च-तापमान सामग्रीची निवड आणि आव्हाने

ग्रेफाइटअत्यंत उच्च तापमानात सहजपणे ऑक्सिडाइझ केले जाते आणिSic कोटिंगऑक्सिडेशन प्रतिरोध सुधारण्यासाठी जोडण्याची आवश्यकता आहे. कोटिंगची गुणवत्ता थेट भट्टीच्या जीवनावर परिणाम करते.

हीटिंग घटक जीवन आणि तापमान मर्यादा. उच्च-तापमान प्रतिरोध तारांना थकवा प्रतिकार करणे आवश्यक आहे. इंडक्शन हीटिंग उपकरणांना कॉइल उष्णता अपव्यय डिझाइन ऑप्टिमाइझ करणे आवश्यक आहे.

2.२ तापमान आणि थर्मल फील्डचे अचूक नियंत्रण

नॉन-युनिफॉर्म थर्मल फील्डच्या प्रभावामुळे स्टॅकिंग फॉल्ट्स आणि डिस्लोकेशनमध्ये वाढ होईल. आगाऊ समस्या शोधण्यासाठी फर्नेस थर्मल फील्ड सिम्युलेशन मॉडेलला अनुकूलित करणे आवश्यक आहे.

उच्च-तापमान देखरेखीच्या उपकरणांची विश्वसनीयता. उच्च-तापमान सेन्सर रेडिएशन आणि थर्मल शॉकला प्रतिरोधक असणे आवश्यक आहे.

3.3 क्रिस्टल दोषांचे नियंत्रण

स्टॅकिंग फॉल्ट्स, डिस्लोकेशन्स आणि पॉलिमॉर्फिक हायब्रीड्स हे मुख्य दोष प्रकार आहेत. थर्मल फील्ड आणि वातावरणास अनुकूलित करणे दोष घनता कमी करण्यास मदत करते.

अशुद्धता स्त्रोतांचे नियंत्रण. उच्च-शुद्धता सामग्रीचा वापर आणि भट्टीचे सीलिंग अशुद्धता दडपशाहीसाठी महत्त्वपूर्ण आहे.

4.4 मोठ्या आकाराच्या क्रिस्टल वाढीची आव्हाने

आकार विस्तारासाठी थर्मल फील्ड एकरूपतेची आवश्यकता. जेव्हा क्रिस्टल आकार 4 इंच ते 8 इंच पर्यंत वाढविला जातो, तेव्हा तापमान फील्ड एकसमानता डिझाइन पूर्णपणे श्रेणीसुधारित करणे आवश्यक आहे.

क्रॅक आणि वॉर्पिंग समस्यांचे निराकरण. थर्मल स्ट्रेस ग्रेडियंट कमी करून क्रिस्टल विकृती कमी करा.

4. वाढत्या उच्च-गुणवत्तेच्या एसआयसी क्रिस्टल्ससाठी कच्चा माल काय आहे?

वेटेक सेमीकंडक्टरने एक नवीन एसआयसी सिंगल क्रिस्टल कच्चा माल विकसित केला आहे -उच्च शुद्धता सीव्हीडी एसआयसी कच्चा माल? हे उत्पादन घरगुती अंतर भरते आणि जागतिक स्तरावर अग्रगण्य पातळीवर देखील आहे आणि स्पर्धेत दीर्घकालीन अग्रगण्य स्थितीत असेल. पारंपारिक सिलिकॉन कार्बाईड कच्चे साहित्य उच्च-शुद्धता सिलिकॉन आणि ग्रेफाइटच्या प्रतिक्रियेद्वारे तयार केले जाते, जे किंमतीत जास्त असतात, शुद्धता कमी असतात आणि आकारात लहान असतात.

वेटेक सेमीकंडक्टरचे फ्लुईडिज्ड बेड तंत्रज्ञान रासायनिक वाष्प जमा करून सिलिकॉन कार्बाइड कच्चे साहित्य तयार करण्यासाठी मेथिलट्रिच्लोरोसिलेन वापरते आणि मुख्य उप-उत्पादन हायड्रोक्लोरिक acid सिड आहे. हायड्रोक्लोरिक acid सिड अल्कलीसह तटस्थ करून लवण तयार करू शकते आणि पर्यावरणाला कोणतेही प्रदूषण होणार नाही. 

त्याच वेळी, मेथिलट्रिच्लोरोसिलेन हा एक व्यापकपणे वापरला जाणारा औद्योगिक वायू आहे जो कमी खर्चात आणि विस्तृत स्त्रोत आहे, विशेषत: चीन मेथिलट्रिच्लोरोसिलेनचे मुख्य उत्पादक आहे. म्हणून, वेटेक सेमीकंडक्टरची उच्च शुद्धतासीव्हीडी sic कच्चा मालखर्च आणि गुणवत्तेच्या बाबतीत आंतरराष्ट्रीय अग्रगण्य स्पर्धात्मकता आहे. उच्च शुद्धता सीव्हीडी एसआयसी कच्च्या मालाची शुद्धता 99.9995%पेक्षा जास्त आहे.

✔ मोठे आकार आणि उच्च घनता: सरासरी कण आकार सुमारे 4-10 मिमी आहे आणि घरगुती cas ड्सन कच्च्या मालाचा कण आकार <2.5 मिमी आहे. त्याच व्हॉल्यूम क्रूसिबलमध्ये 1.5 किलो पेक्षा जास्त कच्चा माल असू शकतो, जो मोठ्या आकाराच्या क्रिस्टल ग्रोथ मटेरियलच्या अपुरा पुरवठ्याच्या समस्येचे निराकरण करण्यास अनुकूल आहे, कच्च्या मालाचे ग्राफिटायझेशन कमी करते, कार्बन रॅपिंग कमी करते आणि क्रिस्टलची गुणवत्ता सुधारते.

✔ कमी एसआय/सी गुणोत्तर: हे सेल्फ-प्रोपेगेटिंग पद्धतीच्या अ‍ॅचेसन कच्च्या मालापेक्षा 1: 1 च्या जवळ आहे, ज्यामुळे एसआय आंशिक दबाव वाढीमुळे उद्भवलेल्या दोष कमी होऊ शकतात.

✔ उच्च आउटपुट मूल्य: वाढलेली कच्ची सामग्री अद्याप प्रोटोटाइप राखते, पुनर्प्राप्ती कमी करते, कच्च्या मालाचे ग्राफिटायझेशन कमी करते, कार्बन रॅपिंग दोष कमी करते आणि क्रिस्टल्सची गुणवत्ता सुधारते.

✔ उच्च शुद्धता: सीव्हीडी पद्धतीने तयार केलेल्या कच्च्या मालाची शुद्धता स्वयं-प्रोपेगेटिंग पद्धतीच्या chas ड्सन कच्च्या मालापेक्षा जास्त आहे. अतिरिक्त शुध्दीकरणाशिवाय नायट्रोजन सामग्री 0.09 पीपीएम गाठली आहे. अर्ध-इन्सुलेटिंग क्षेत्रात ही कच्ची सामग्री देखील महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावू शकते.

✔ कमी किंमत: एकसमान बाष्पीभवन दर प्रक्रिया आणि उत्पादनाची गुणवत्ता नियंत्रण सुलभ करते, तर कच्च्या मालाचा उपयोग दर सुधारित करते (उपयोग दर> 50%, 4.5 किलो कच्च्या मालाचे उत्पादन 3.5 किलो इनगॉट्स तयार करते), खर्च कमी करते.

✔ कमी मानवी त्रुटी दर: रासायनिक वाष्प जमा मानवी ऑपरेशनद्वारे सादर केलेल्या अशुद्धी टाळते.