સિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ ફર્નેસની ટેકનિકલ મુશ્કેલીઓ શું છે?

ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ ફર્નેસ એ મુખ્ય સાધન છેસિલિકોન કાર્બાઇડસ્ફટિક વૃદ્ધિ. તે પરંપરાગત સ્ફટિકીય સિલિકોન ગ્રેડ સ્ફટિક વૃદ્ધિ ભઠ્ઠી જેવું જ છે. ભઠ્ઠીનું માળખું ખૂબ જટિલ નથી. તે મુખ્યત્વે ભઠ્ઠી બોડી, હીટિંગ સિસ્ટમ, કોઇલ ટ્રાન્સમિશન મિકેનિઝમ, વેક્યુમ એક્વિઝિશન અને માપન સિસ્ટમ, ગેસ પાથ સિસ્ટમ, કૂલિંગ સિસ્ટમ, કંટ્રોલ સિસ્ટમ વગેરેથી બનેલું છે. થર્મલ ક્ષેત્ર અને પ્રક્રિયાની સ્થિતિ મુખ્ય સૂચકાંકો નક્કી કરે છે.સિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રિસ્ટલજેમ કે ગુણવત્તા, કદ, વાહકતા અને તેથી વધુ.

એક તરફ, વૃદ્ધિ દરમિયાન તાપમાનસિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રિસ્ટલખૂબ જ વધારે છે અને તેનું નિરીક્ષણ કરી શકાતું નથી. તેથી, મુખ્ય મુશ્કેલી પ્રક્રિયામાં જ રહેલી છે. મુખ્ય મુશ્કેલીઓ નીચે મુજબ છે:

(1) થર્મલ ફિલ્ડ કંટ્રોલમાં મુશ્કેલી:

બંધ ઉચ્ચ-તાપમાન પોલાણનું નિરીક્ષણ કરવું મુશ્કેલ અને અનિયંત્રિત છે. પરંપરાગત સિલિકોન-આધારિત સોલ્યુશન ડાયરેક્ટ-પુલ ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ સાધનોથી અલગ, જેમાં ઉચ્ચ ડિગ્રી ઓટોમેશન અને અવલોકનક્ષમ અને નિયંત્રણક્ષમ ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ પ્રક્રિયા હોય છે, સિલિકોન કાર્બાઇડ સ્ફટિકો 2,000℃ થી ઉપરના ઉચ્ચ-તાપમાન વાતાવરણમાં બંધ જગ્યામાં ઉગે છે, અને ઉત્પાદન દરમિયાન વૃદ્ધિ તાપમાનને ચોક્કસ રીતે નિયંત્રિત કરવાની જરૂર છે, જે તાપમાન નિયંત્રણ મુશ્કેલ બનાવે છે;

(2) સ્ફટિક સ્વરૂપ નિયંત્રણમાં મુશ્કેલી:

વૃદ્ધિ પ્રક્રિયા દરમિયાન માઇક્રોપાઇપ્સ, પોલીમોર્ફિક સમાવેશ, ડિસલોકેશન અને અન્ય ખામીઓ થવાની સંભાવના હોય છે, અને તે એકબીજાને અસર કરે છે અને વિકસિત થાય છે. માઇક્રોપાઇપ્સ (MP) એ થ્રુ-ટાઇપ ખામીઓ છે જેમાં ઘણા માઇક્રોનથી દસ માઇક્રોન સુધીનું કદ હોય છે, જે ઉપકરણોની હત્યા કરનાર ખામીઓ છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ સિંગલ સ્ફટિકોમાં 200 થી વધુ વિવિધ સ્ફટિક સ્વરૂપોનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ ઉત્પાદન માટે જરૂરી સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી માત્ર થોડા સ્ફટિક માળખાં (4H પ્રકાર) છે. વૃદ્ધિ પ્રક્રિયા દરમિયાન ક્રિસ્ટલ ફોર્મ ટ્રાન્સફોર્મેશન થવું સરળ છે, જેના પરિણામે પોલીમોર્ફિક સમાવેશ ખામીઓ થાય છે. તેથી, સિલિકોન-કાર્બન ગુણોત્તર, વૃદ્ધિ તાપમાન ઢાળ, સ્ફટિક વૃદ્ધિ દર અને હવા પ્રવાહ દબાણ જેવા પરિમાણોને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરવું જરૂરી છે. વધુમાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિંગલ સ્ફટિક વૃદ્ધિના થર્મલ ક્ષેત્રમાં તાપમાન ઢાળ હોય છે, જે સ્ફટિક વૃદ્ધિ પ્રક્રિયા દરમિયાન મૂળ આંતરિક તણાવ અને પરિણામી ડિસલોકેશન (બેઝલ પ્લેન ડિસલોકેશન BPD, સ્ક્રુ ડિસલોકેશન TSD, એજ ડિસલોકેશન TED) તરફ દોરી જાય છે, જેનાથી અનુગામી એપિટાક્સી અને ઉપકરણોની ગુણવત્તા અને કામગીરીને અસર થાય છે.

(૩) મુશ્કેલ ડોપિંગ નિયંત્રણ:

દિશાત્મક ડોપિંગ સાથે વાહક સ્ફટિક મેળવવા માટે બાહ્ય અશુદ્ધિઓના પ્રવેશને સખત રીતે નિયંત્રિત કરવું આવશ્યક છે;

(૪) ધીમો વિકાસ દર:

સિલિકોન કાર્બાઇડનો વિકાસ દર ખૂબ જ ધીમો છે. પરંપરાગત સિલિકોન સામગ્રીને સ્ફટિક સળિયામાં વિકાસ પામવા માટે ફક્ત 3 દિવસની જરૂર પડે છે, જ્યારે સિલિકોન કાર્બાઇડ સ્ફટિક સળિયાને 7 દિવસની જરૂર પડે છે. આનાથી સિલિકોન કાર્બાઇડની ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા કુદરતી રીતે ઓછી થાય છે અને ઉત્પાદન ખૂબ જ મર્યાદિત બને છે.

બીજી બાજુ, સિલિકોન કાર્બાઇડ એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિના પરિમાણો અત્યંત માંગણીકારક છે, જેમાં ઉપકરણોની હવા-ચુસ્તતા, પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં ગેસ દબાણની સ્થિરતા, ગેસ પરિચય સમયનું ચોક્કસ નિયંત્રણ, ગેસ ગુણોત્તરની ચોકસાઈ અને ડિપોઝિશન તાપમાનનું કડક સંચાલન શામેલ છે. ખાસ કરીને, ઉપકરણના વોલ્ટેજ પ્રતિકાર સ્તરમાં સુધારો થવા સાથે, એપિટેક્સિયલ વેફરના મુખ્ય પરિમાણોને નિયંત્રિત કરવામાં મુશ્કેલી નોંધપાત્ર રીતે વધી છે. વધુમાં, એપિટેક્સિયલ સ્તરની જાડાઈમાં વધારો થવા સાથે, પ્રતિકારકતાની એકરૂપતાને કેવી રીતે નિયંત્રિત કરવી અને જાડાઈ સુનિશ્ચિત કરતી વખતે ખામી ઘનતા કેવી રીતે ઘટાડવી તે બીજો મોટો પડકાર બની ગયો છે. ઇલેક્ટ્રિફાઇડ કંટ્રોલ સિસ્ટમમાં, વિવિધ પરિમાણોને સચોટ અને સ્થિર રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય તે સુનિશ્ચિત કરવા માટે ઉચ્ચ-ચોકસાઇ સેન્સર અને એક્ટ્યુએટર્સને એકીકૃત કરવું જરૂરી છે. તે જ સમયે, નિયંત્રણ અલ્ગોરિધમનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન પણ મહત્વપૂર્ણ છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ પ્રક્રિયામાં વિવિધ ફેરફારોને અનુકૂલિત કરવા માટે તેને પ્રતિસાદ સંકેત અનુસાર વાસ્તવિક સમયમાં નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાને સમાયોજિત કરવામાં સક્ષમ બનવાની જરૂર છે.

મુખ્ય મુશ્કેલીઓસિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટઉત્પાદન: