सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसेसची आव्हाने

दक्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसपारंपारिक सिलिकॉन क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसेससह समानता सामायिक करणे, सिलिकॉन कार्बाईड क्रिस्टल्स वाढविण्यासाठी मुख्य उपकरणे आहेत. भट्टीची रचना जास्त प्रमाणात जटिल नसते, मुख्यत: फर्नेस बॉडी, हीटिंग सिस्टम, कॉइल ड्राइव्ह यंत्रणा, व्हॅक्यूम अधिग्रहण आणि मोजमाप प्रणाली, गॅस सप्लाय सिस्टम, कूलिंग सिस्टम आणि कंट्रोल सिस्टम असते. फर्नेसमधील थर्मल फील्ड आणि प्रक्रियेची परिस्थिती सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल्सची गुणवत्ता, आकार आणि विद्युत चालकता यासारख्या गंभीर पॅरामीटर्स निर्धारित करते.

एकीकडे, सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल वाढीदरम्यान तापमान अत्यंत जास्त आहे आणि रिअल-टाइममध्ये त्याचे परीक्षण केले जाऊ शकत नाही, म्हणून प्राथमिक आव्हाने प्रक्रियेतच असतात.मुख्य आव्हाने खालीलप्रमाणे आहेत:

(१) थर्मल फील्ड कंट्रोलमध्ये अडचण: सीलबंद उच्च-तापमान कक्षात देखरेख करणे आव्हानात्मक आणि अनियंत्रित आहे. पारंपारिक सिलिकॉन-आधारित सोल्यूशन-आधारित डायरेक्ट-पुल क्रिस्टल ग्रोथ उपकरणाच्या विपरीत, ज्यात उच्च ऑटोमेशन पातळी आहे आणि निरीक्षण करण्यायोग्य आणि समायोज्य वाढीच्या प्रक्रियेस अनुमती देते, सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल्स सीलबंद उच्च-तापमान वातावरणात 2,000 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त वाढतात आणि उत्पादन दरम्यान अचूक तापमान नियंत्रण आवश्यक आहे, ज्यामुळे तापमान नियंत्रण अत्यंत आव्हानात्मक होते;

(२) क्रिस्टल स्ट्रक्चर कंट्रोल आव्हाने: वाढीची प्रक्रिया मायक्रोट्यूब, पॉलीमॉर्फिक समावेश आणि डिस्लोकेशन्स सारख्या दोषांना प्रवण आहे, जे एकमेकांशी संवाद साधतात आणि विकसित होतात.

मायक्रोट्यूब (एमपी) अनेक मायक्रोमीटर ते दहापट मायक्रोमीटरपर्यंत आकारात असलेल्या प्रकारातील दोष आहेत आणि त्यांना उपकरणांसाठी किलर दोष मानले जातात; सिलिकॉन कार्बाईड सिंगल क्रिस्टल्समध्ये 200 हून अधिक वेगवेगळ्या क्रिस्टल स्ट्रक्चर्सचा समावेश आहे, परंतु केवळ काही क्रिस्टल स्ट्रक्चर्स (4 एच प्रकार) उत्पादनासाठी सेमीकंडक्टर सामग्री म्हणून योग्य आहेत. वाढीदरम्यान क्रिस्टल स्ट्रक्चर ट्रान्सफॉर्मेशनमुळे बहुमुखी अशुद्धतेचे दोष उद्भवू शकतात, म्हणून सिलिकॉन-टू-कार्बन प्रमाण, वाढीचे तापमान ग्रेडियंट, क्रिस्टल वाढीचा दर आणि गॅस फ्लो/प्रेशर पॅरामीटर्सचे अचूक नियंत्रण आवश्यक आहे;

याव्यतिरिक्त, सिलिकॉन कार्बाईड सिंगल क्रिस्टल वाढीदरम्यान थर्मल फील्डमधील तापमान ग्रेडियंट्स परिणामी प्राथमिक अंतर्गत ताण आणि डिस्लोकेशन्स (बेसल प्लेन डिस्लोकेशन्स बीपीडी, ट्विस्ट डिस्लोकेशन्स टीएसडी आणि एज डिस्लोकेशन्स टीईडी) सारख्या प्रेरित दोषांमुळे उद्भवतात, जे नॉर्मल एपिटेक्सियल लेअरर्स आणि डिव्हाइसची गुणवत्ता आणि कामगिरीवर परिणाम करतात.

()) डोपिंग नियंत्रणात अडचण: दिशानिर्देशिक डोप्ड कंडक्टिव्ह क्रिस्टल्स मिळविण्यासाठी बाह्य अशुद्धतेचे काटेकोरपणे नियंत्रित केले जाणे आवश्यक आहे;

()) मंद वाढीचा दर: सिलिकॉन कार्बाईडचा क्रिस्टल वाढीचा दर अत्यंत धीमे आहे. पारंपारिक सिलिकॉन मटेरियल फक्त 3 दिवसात क्रिस्टल रॉड तयार करू शकते, तर सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल रॉड्सला 7 दिवसांची आवश्यकता असते, परिणामी मूळतः उत्पादन कार्यक्षमता कमी होते आणि कठोरपणे मर्यादित आउटपुट होते.

दुसरीकडे, पॅरामीटर्ससिलिकॉन कार्बाईड एपिटॅक्सियल ग्रोथउपकरणे सीलिंग कामगिरी, प्रतिक्रिया चेंबर दबाव स्थिरता, गॅस परिचय वेळेचे अचूक नियंत्रण, अचूक गॅस प्रमाण आणि जमा तपमानाचे कठोर व्यवस्थापन यासह अत्यंत कठोर आहेत. विशेषत: डिव्हाइस व्होल्टेज रेटिंग वाढत असताना, कोर एपिटॅक्सियल वेफर पॅरामीटर्स नियंत्रित करण्याची अडचण लक्षणीय वाढते. याव्यतिरिक्त, जसजसे एपिटॅक्सियल थरची जाडी वाढते, जाडी टिकवून ठेवताना आणि दोष घनता कमी करताना एकसमान प्रतिरोधकता सुनिश्चित करणे हे आणखी एक मोठे आव्हान बनले आहे.

इलेक्ट्रिकल कंट्रोल सिस्टममध्ये, सर्व पॅरामीटर्स अचूक आणि स्थिरपणे नियमन केले गेले आहेत हे सुनिश्चित करण्यासाठी सेन्सर आणि अ‍ॅक्ट्युएटर्सचे उच्च-परिशुद्धता एकत्रीकरण आवश्यक आहे. कंट्रोल अल्गोरिदमचे ऑप्टिमायझेशन देखील गंभीर आहे, कारण सिलिकॉन कार्बाईड एपिटेक्सियल ग्रोथ प्रक्रियेदरम्यान विविध बदलांशी जुळवून घेण्यासाठी अभिप्राय सिग्नलच्या आधारे रिअल-टाइममध्ये नियंत्रण रणनीती समायोजित करण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे.

एसआयसी सब्सट्रेट मॅन्युफॅक्चरिंगमधील मुख्य आव्हाने:

पुरवठा बाजूला, साठीSic क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसेस, लांबीची उपकरणे प्रमाणपत्र चक्र, पुरवठादारांशी संबंधित उच्च खर्च आणि स्थिरता जोखीम यासारख्या घटकांमुळे, देशांतर्गत पुरवठादारांनी अद्याप आंतरराष्ट्रीय मुख्य प्रवाहातील एसआयसी उत्पादकांना उपकरणे पुरवल्या नाहीत. त्यापैकी, वुल्फस्पीड, सुसंगत आणि आरओएचएम सारख्या आंतरराष्ट्रीय आघाडीच्या सिलिकॉन कार्बाईड उत्पादक प्रामुख्याने क्रिस्टल ग्रोथ उपकरणांचा वापर करतात आणि घरामध्ये तयार होतात, तर इतर आंतरराष्ट्रीय मुख्य प्रवाहातील सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट उत्पादक प्रामुख्याने जर्मन पीव्हीए टेप्ला आणि जपानी निसिन किकाई कंपनी, एलटीडी कडून क्रिस्टल ग्रोथ उपकरणे खरेदी करतात.