سلکان کاربائیڈ کرسٹل گروتھ فرنس کی تکنیکی مشکلات کیا ہیں؟

کرسٹل ترقی بھٹی کے لئے بنیادی سامان ہےسلکان کاربائیڈکرسٹل ترقی. یہ روایتی کرسٹل لائن سلکان گریڈ کرسٹل گروتھ فرنس کی طرح ہے۔ بھٹی کا ڈھانچہ بہت پیچیدہ نہیں ہے۔ یہ بنیادی طور پر فرنس باڈی، ہیٹنگ سسٹم، کوائل ٹرانسمیشن میکانزم، ویکیوم ایکوزیشن اور پیمائش کے نظام، گیس پاتھ سسٹم، کولنگ سسٹم، کنٹرول سسٹم وغیرہ پر مشتمل ہے۔ تھرمل فیلڈ اور عمل کے حالات اہم اشارے کا تعین کرتے ہیں۔سلکان کاربائڈ کرسٹلجیسے معیار، سائز، چالکتا وغیرہ۔

ایک طرف، کی ترقی کے دوران درجہ حرارتسلکان کاربائڈ کرسٹلبہت زیادہ ہے اور اس کی نگرانی نہیں کی جا سکتی۔ لہذا، بنیادی مشکل خود عمل میں ہے. اہم مشکلات درج ذیل ہیں:

(1) تھرمل فیلڈ کنٹرول میں دشواری: بند ہائی ٹمپریچر گہا کی نگرانی مشکل اور بے قابو ہے۔ اعلی درجے کی آٹومیشن اور قابل مشاہدہ اور قابل کنٹرول کرسٹل گروتھ کے عمل کے ساتھ روایتی سلکان پر مبنی سلوشن ڈائریکٹ پل کرسٹل گروتھ آلات سے مختلف، سلکان کاربائیڈ کرسٹل 2,000 ℃ سے زیادہ اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں بند جگہ میں اگتے ہیں، اور نمو کا درجہ حرارت پیداوار کے دوران درست طریقے سے کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے، جس سے درجہ حرارت کو کنٹرول کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔

(2) کرسٹل فارم کنٹرول میں دشواری: مائیکرو پائپس، پولیمورفک انکلوزیشن، ڈس لوکیشنز اور دیگر نقائص ترقی کے عمل کے دوران ہونے کا خطرہ رکھتے ہیں، اور یہ ایک دوسرے کو متاثر اور تیار کرتے ہیں۔ Micropipes (MP) کئی مائیکرون سے دسیوں مائیکرون کے سائز کے تھرو ٹائپ نقائص ہیں، جو آلات کے قاتل نقائص ہیں۔ سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل میں 200 سے زیادہ مختلف کرسٹل شکلیں شامل ہیں، لیکن صرف چند کرسٹل ڈھانچے (4H قسم) سیمی کنڈکٹر مواد ہیں جن کی پیداوار کے لیے ضرورت ہے۔ کرسٹل فارم کی تبدیلی ترقی کے عمل کے دوران آسانی سے ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں پولیمورفک شمولیت کی خرابیاں ہوتی ہیں۔ لہذا، یہ ضروری ہے کہ پیرامیٹرز کو درست طریقے سے کنٹرول کیا جائے جیسے کہ سلکان-کاربن کا تناسب، ترقی کے درجہ حرارت کا میلان، کرسٹل کی ترقی کی شرح، اور ہوا کے بہاؤ کے دباؤ کو۔ اس کے علاوہ، سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل گروتھ کے تھرمل فیلڈ میں درجہ حرارت کا میلان ہوتا ہے، جو کرسٹل کی نمو کے عمل کے دوران مقامی اندرونی تناؤ اور اس کے نتیجے میں ہونے والی سندچیوتی (بیسل پلین ڈس لوکیشن بی پی ڈی، سکرو ڈس لوکیشن ٹی ایس ڈی، ایج ڈس لوکیشن ٹی ای ڈی) کا باعث بنتا ہے، اس طرح بعد کے ایپیٹیکسی اور آلات کے معیار اور کارکردگی کو متاثر کرنا۔

(3) مشکل ڈوپنگ کنٹرول: دشاتمک ڈوپنگ کے ساتھ کنڈکٹیو کرسٹل حاصل کرنے کے لیے بیرونی نجاستوں کے تعارف کو سختی سے کنٹرول کیا جانا چاہیے۔

(4) سست ترقی کی شرح: سلکان کاربائڈ کی ترقی کی شرح بہت سست ہے. روایتی سلکان مواد کو کرسٹل راڈ میں بڑھنے کے لیے صرف 3 دن درکار ہوتے ہیں، جبکہ سلکان کاربائیڈ کرسٹل راڈز کو 7 دن درکار ہوتے ہیں۔ اس سے سلکان کاربائیڈ کی قدرتی طور پر کم پیداواری کارکردگی اور بہت محدود پیداوار ہوتی ہے۔

دوسری طرف، سلیکون کاربائیڈ اپیٹیکسیل گروتھ کے پیرامیٹرز انتہائی ضروری ہیں، بشمول آلات کی ہوا کی تنگی، رد عمل کے چیمبر میں گیس کے دباؤ کا استحکام، گیس کے تعارف کے وقت کا درست کنٹرول، گیس کی درستگی۔ تناسب، اور جمع درجہ حرارت کا سخت انتظام۔ خاص طور پر، ڈیوائس کی وولٹیج مزاحمت کی سطح میں بہتری کے ساتھ، epitaxial wafer کے بنیادی پیرامیٹرز کو کنٹرول کرنے میں دشواری نمایاں طور پر بڑھ گئی ہے۔ اس کے علاوہ، epitaxial تہہ کی موٹائی میں اضافے کے ساتھ، مزاحمت کی یکسانیت کو کیسے کنٹرول کیا جائے اور موٹائی کو یقینی بناتے ہوئے عیب کی کثافت کو کیسے کم کیا جائے، یہ ایک اور بڑا چیلنج بن گیا ہے۔ برقی کنٹرول کے نظام میں، یہ یقینی بنانے کے لیے کہ مختلف پیرامیٹرز کو درست اور مستحکم طریقے سے منظم کیا جا سکتا ہے، اعلیٰ درستگی کے سینسر اور ایکچیوٹرز کو مربوط کرنا ضروری ہے۔ ایک ہی وقت میں، کنٹرول الگورتھم کی اصلاح بھی اہم ہے۔ اسے فیڈ بیک سگنل کے مطابق حقیقی وقت میں کنٹرول کی حکمت عملی کو ایڈجسٹ کرنے کے قابل ہونے کی ضرورت ہے تاکہ سلکان کاربائیڈ اپیٹیکسیل ترقی کے عمل میں مختلف تبدیلیوں کے مطابق ہو سکے۔

میں اہم مشکلاتسلکان کاربائیڈ سبسٹریٹمینوفیکچرنگ: