सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस की तकनीकी कठिनाइयाँ क्या हैं?

क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस इसका मुख्य उपकरण हैसिलिकन कार्बाइडक्रिस्टल विकास. यह पारंपरिक क्रिस्टलीय सिलिकॉन ग्रेड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस के समान है। भट्टी की संरचना बहुत जटिल नहीं है। यह मुख्य रूप से फर्नेस बॉडी, हीटिंग सिस्टम, कॉइल ट्रांसमिशन तंत्र, वैक्यूम अधिग्रहण और माप प्रणाली, गैस पथ प्रणाली, शीतलन प्रणाली, नियंत्रण प्रणाली इत्यादि से बना है। थर्मल क्षेत्र और प्रक्रिया की स्थिति प्रमुख संकेतक निर्धारित करती हैसिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टलजैसे गुणवत्ता, आकार, चालकता इत्यादि।

एक ओर, विकास के दौरान तापमानसिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टलबहुत अधिक है और इसकी निगरानी नहीं की जा सकती। इसलिए, मुख्य कठिनाई प्रक्रिया में ही है। मुख्य कठिनाइयाँ इस प्रकार हैं:

(1) तापीय क्षेत्र नियंत्रण में कठिनाई:

बंद उच्च तापमान गुहा की निगरानी कठिन और अनियंत्रित है। उच्च स्तर के स्वचालन और अवलोकनीय और नियंत्रणीय क्रिस्टल विकास प्रक्रिया के साथ पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित समाधान प्रत्यक्ष-पुल क्रिस्टल विकास उपकरण से अलग, सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल 2,000 ℃ से ऊपर उच्च तापमान वाले वातावरण में एक बंद स्थान में बढ़ते हैं, और विकास तापमान उत्पादन के दौरान सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जिससे तापमान नियंत्रण मुश्किल हो जाता है;

(2) क्रिस्टल रूप नियंत्रण में कठिनाई:

विकास प्रक्रिया के दौरान माइक्रोपाइप्स, बहुरूपी समावेशन, अव्यवस्थाएं और अन्य दोष उत्पन्न होने की संभावना होती है, और वे एक दूसरे को प्रभावित और विकसित करते हैं। माइक्रोपाइप्स (एमपी) कई माइक्रोन से लेकर दसियों माइक्रोन के आकार के थ्रू-प्रकार के दोष हैं, जो 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) ही उत्पादन के लिए आवश्यक अर्धचालक सामग्री हैं। विकास प्रक्रिया के दौरान क्रिस्टल रूप परिवर्तन होना आसान है, जिसके परिणामस्वरूप बहुरूपी 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 के थर्मल क्षेत्र में एक तापमान प्रवणता होती है, जो क्रिस्टल विकास प्रक्रिया के दौरान मूल आंतरिक तनाव और परिणामी अव्यवस्था (बेसल प्लेन अव्यवस्था बीपीडी, स्क्रू अव्यवस्था टीएसडी, एज अव्यवस्था टीईडी) की ओर ले जाती है, जिससे बाद के एपिटेक्सी और उपकरणों की गुणवत्ता और प्रदर्शन को प्रभावित करना।

(3) कठिन डोपिंग नियंत्रण:

दिशात्मक डोपिंग के साथ एक प्रवाहकीय क्रिस्टल प्राप्त करने के लिए बाहरी अशुद्धियों की शुरूआत को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए;

(4) धीमी विकास दर:

सिलिकॉन कार्बाइड की वृद्धि दर बहुत धीमी है। पारंपरिक सिलिकॉन सामग्री को क्रिस्टल रॉड बनने में केवल 3 दिन लगते हैं, जबकि सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल रॉड को 7 दिन लगते हैं। इससे सिलिकॉन कार्बाइड की स्वाभाविक रूप से कम उत्पादन क्षमता और बहुत सीमित उत्पादन होता है।

दूसरी ओर, सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सियल वृद्धि के पैरामीटर बेहद मांग वाले हैं, जिनमें उपकरण की वायु-तंगता, प्रतिक्रिया कक्ष में गैस के दबाव की स्थिरता, गैस परिचय समय का सटीक नियंत्रण, गैस की सटीकता शामिल है। अनुपात, और जमाव तापमान का सख्त प्रबंधन। विशेष रूप से, डिवाइस के वोल्टेज प्रतिरोध स्तर में सुधार के साथ, एपिटैक्सियल वेफर के मुख्य मापदंडों को नियंत्रित करने की कठिनाई काफी बढ़ गई है। इसके अलावा, एपिटैक्सियल परत की मोटाई में वृद्धि के साथ, 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 प्रणाली 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 फीडबैक सिग्नल के अनुसार वास्तविक समय में नियंत्रण रणनीति को समायोजित करने में सक्षम होना आवश्यक है।

में मुख्य कठिनाइयाँसिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेटउत्पादन: