8 इंच सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस टेक्नोलॉजी पर आधारित है

       सिलिकॉन कार्बाइड उच्च तापमान, उच्च-आवृत्ति, उच्च-शक्ति और उच्च-वोल्टेज उपकरण बनाने के लिए आदर्श सामग्रियों में से एक है। उत्पादन दक्षता में सुधार करने और लागत को कम करने के लिए, बड़े आकार के सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट की तैयारी एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है। की प्रक्रिया आवश्यकताओं के लिए लक्ष्य8 इंच सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी) सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ, सिलिकॉन कार्बाइड भौतिक वाष्प परिवहन (पीवीटी) विधि के विकास तंत्र का विश्लेषण किया गया था, हीटिंग सिस्टम (टीएसी गाइड रिंग, टीएसी लेपित क्रूसिबल,टीएसी कोटेड रिंग्स, टीएसी लेपित प्लेट, टीएसी कोटेड थ्री-पीटल रिंग, टीएसी कोटेड थ्री-पन्टल क्रूसिबल, टीएसी लेपित धारक, झरझरा ग्रेफाइट, सॉफ्ट फेल्ट, कठोर महसूस कियाSic सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ प्रोसेस स्पेयर पार्ट्सवेटेक सेमीकंडक्टर द्वारा प्रदान किए जाते हैं), क्रूसिबल रोटेशन और प्रोसेस पैरामीटर नियंत्रण प्रौद्योगिकी सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस का अध्ययन किया गया था, और 8-इंच क्रिस्टल को सफलतापूर्वक तैयार किया गया था और थर्मल फील्ड सिमुलेशन विश्लेषण और प्रक्रिया प्रयोगों के माध्यम से उगाया गया था।

परिचय

      सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी) तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक सामग्री का एक विशिष्ट प्रतिनिधि है। इसमें बड़े बैंडगैप चौड़ाई, उच्च ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फील्ड और उच्च तापीय चालकता जैसे प्रदर्शन लाभ हैं। यह उच्च तापमान, उच्च दबाव और उच्च आवृत्ति क्षेत्रों में अच्छा प्रदर्शन करता है, और अर्धचालक सामग्री प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में मुख्य विकास दिशाओं में से एक बन गया है।  वर्तमान में, सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल का औद्योगिक विकास मुख्य रूप से भौतिक वाष्प परिवहन (पीवीटी) का उपयोग करता है, जिसमें बहु-चरण, बहु-घटक, कई गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण और मैग्नेटो-इलेक्ट्रिक हीट फ्लो इंटरैक्शन की जटिल बहु-भौतिक क्षेत्र युग्मन समस्याएं शामिल हैं। इसलिए, पीवीटी विकास प्रणाली का डिजाइन मुश्किल है, और प्रक्रिया पैरामीटर माप और नियंत्रण के दौरान नियंत्रणक्रिस्टल वृद्धि प्रक्रियामुश्किल है, जिसके परिणामस्वरूप उगाए गए सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल और छोटे क्रिस्टल आकार के गुणवत्ता दोषों को नियंत्रित करने में कठिनाई होती है, ताकि सब्सट्रेट के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड के साथ उपकरणों की लागत अधिक बनी रहे।

      सिलिकॉन कार्बाइड विनिर्माण उपकरण सिलिकॉन कार्बाइड प्रौद्योगिकी और औद्योगिक विकास की नींव है। सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस की तकनीकी स्तर, प्रक्रिया क्षमता और स्वतंत्र गारंटी बड़े आकार और उच्च उपज की दिशा में सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री के विकास की कुंजी है, और कम लागत और बड़े पैमाने पर विकसित करने के लिए तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक उद्योग को चलाने वाले मुख्य कारक भी हैं। सब्सट्रेट के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल के साथ अर्धचालक उपकरणों में, सबसे बड़े अनुपात के लिए सब्सट्रेट खातों का मूल्य, लगभग 50%। बड़े आकार के उच्च-गुणवत्ता वाले सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ उपकरणों का विकास, सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट की उपज और विकास दर में सुधार, और संबंधित उपकरणों के अनुप्रयोग के लिए उत्पादन लागत को कम करना महत्वपूर्ण है। उत्पादन क्षमता की आपूर्ति को बढ़ाने और सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणों की औसत लागत को और कम करने के लिए, सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट के आकार का विस्तार करना महत्वपूर्ण तरीकों में से एक है। वर्तमान में, अंतर्राष्ट्रीय मुख्यधारा सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट आकार 6 इंच है, और यह तेजी से 8 इंच तक आगे बढ़ रहा है।

       8-इंच सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ भट्टियों के विकास में हल करने की आवश्यकता है, मुख्य तकनीकों में शामिल हैं: (1) बड़े आकार के थर्मल फील्ड संरचना का डिज़ाइन एक छोटा रेडियल तापमान ढाल प्राप्त करने के लिए और 8-इंच सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल के विकास के लिए एक बड़ा अनुदैर्ध्य तापमान ढाल उपयुक्त है। (2) बड़े आकार के क्रूसिबल रोटेशन और कॉइल लिफ्टिंग और लोअरिंग मोशन मैकेनिज्म, ताकि क्रूसिबल क्रिस्टल ग्रोथ प्रक्रिया के दौरान घूमता हो और 8-इंच क्रिस्टल की स्थिरता सुनिश्चित करने और विकास और मोटाई को सुविधाजनक बनाने के लिए प्रक्रिया आवश्यकताओं के अनुसार कॉइल के सापेक्ष चलता हो। (3) उच्च गुणवत्ता वाले एकल क्रिस्टल विकास प्रक्रिया की जरूरतों को पूरा करने वाली गतिशील परिस्थितियों में प्रक्रिया मापदंडों का स्वचालित नियंत्रण।

1 पीवीटी क्रिस्टल विकास तंत्र

       पीवीटी विधि सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल को एक बेलनाकार घने ग्रेफाइट क्रूसिबल के नीचे रखकर SIC स्रोत रखकर तैयार करने के लिए है, और Sic बीज क्रिस्टल को क्रूसिबल कवर के पास रखा गया है। क्रूसिबल को रेडियो फ्रीक्वेंसी इंडक्शन या प्रतिरोध द्वारा 2 300 ~ 2 400 ℃ तक गर्म किया जाता है, और ग्रेफाइट द्वारा महसूस किया जाता है या अछूता हैछिद्रपूर्ण ग्रेफाइट। SIC स्रोत से बीज क्रिस्टल तक ले जाया गया मुख्य पदार्थ SI, SI2C अणु और SIC2 हैं। बीज क्रिस्टल पर तापमान को निचले सूक्ष्म पाउडर की तुलना में थोड़ा कम होने के लिए नियंत्रित किया जाता है, और क्रूसिबल में एक अक्षीय तापमान ढाल का गठन किया जाता है। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, सिलिकॉन कार्बाइड माइक्रो-पाउडर उच्च तापमान पर विभिन्न गैस चरण घटकों की प्रतिक्रिया गैसों को बनाने के लिए उच्च तापमान पर सूबिमेट करता है, जो तापमान ढाल के ड्राइव के नीचे कम तापमान के साथ बीज क्रिस्टल तक पहुंचता है और उस पर क्रिस्टलीकृत होता है ताकि एक सिलेंडर सिलिकॉन कार्बाइड इंगोट का निर्माण किया जा सके।

पीवीटी विकास की मुख्य रासायनिक प्रतिक्रियाएं हैं:

Sic (s) ⇌ si (g)+c (s)

2sic ⇌ और₂सी (जी)+सी (एस)

2sic ⇌ Sic2 (g)+Si (l, g)

Sic (s) ⇌ sic (g)

एसआईसी एकल क्रिस्टल के पीवीटी विकास की विशेषताएं हैं:

1) दो गैस-ठोस इंटरफेस हैं: एक गैस-एसआईसी पाउडर इंटरफ़ेस है, और दूसरा गैस-क्रिस्टल इंटरफ़ेस है।

2) गैस चरण दो प्रकार के पदार्थों से बना होता है: एक प्रणाली में पेश किए गए अक्रिय अणु है; अन्य गैस चरण घटक हैसिसक पाउडर। गैस चरण के घटक SIMCN एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, और तथाकथित क्रिस्टलीय गैस चरण घटकों का एक हिस्सा SIMCN जो क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा करता है, SIC क्रिस्टल में बढ़ेगा।

3) ठोस सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर में, ठोस-चरण प्रतिक्रियाएं कणों के बीच होती हैं, जो कि सबमिटेड नहीं होती हैं, जिसमें कुछ कणों को सिन्टरिंग के माध्यम से झरझरा सिरेमिक निकायों का निर्माण किया जाता है, कुछ कणों को क्रिस्टलीकरण प्रतिक्रियाओं के माध्यम से एक निश्चित कण आकार और क्रिस्टलोग्राफिक मॉर्फोलॉजी के साथ अनाज बनाने के लिए, और कुछ सिलिकॉन कार्बाइड कणों को कार्बन-रिच कणों में बदलते हैं।

4) क्रिस्टल विकास प्रक्रिया के दौरान, दो चरण परिवर्तन होंगे: एक यह है कि ठोस सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर कणों को गैर-स्टोइकोमेट्रिक अपघटन और उच्च बनाने की क्रिया के माध्यम से गैस चरण घटकों SIMCN में बदल दिया जाता है, और दूसरा यह है कि गैस चरण के घटक सिमसीएन क्रिस्टलाइज़ेशन के माध्यम से लैटिस कणों में बदल जाते हैं।

2 उपकरण डिजाइन 

      जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस में मुख्य रूप से शामिल हैं: ऊपरी कवर असेंबली, चैंबर असेंबली, हीटिंग सिस्टम, क्रूसिबल रोटेशन मैकेनिज्म, लोअर कवर लिफ्टिंग मैकेनिज्म और इलेक्ट्रिकल कंट्रोल सिस्टम।

2.1 हीटिंग सिस्टम 

     जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है, हीटिंग सिस्टम इंडक्शन हीटिंग को अपनाता है और एक इंडक्शन कॉइल से बना है, एग्रेफाइट क्रूसिबल, एक इन्सुलेशन परत (कठोर महसूस किया, मुलायम लगा), आदि। जब मध्यम आवृत्ति वैकल्पिक वर्तमान वर्तमान में बहु-टर्न इंडक्शन कॉइल के माध्यम से गुजरती है, जो ग्रेफाइट क्रूसिबल के बाहर के आसपास के आसपास होती है, तो एक ही आवृत्ति का एक प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र ग्रेफाइट क्रूसिबल में बन जाएगा, जिससे एक प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होता है। चूंकि उच्च शुद्धता वाले ग्रेफाइट क्रूसिबल सामग्री में अच्छी चालकता होती है, इसलिए क्रूसिबल दीवार पर एक प्रेरित वर्तमान उत्पन्न होता है, जिससे एक एडी करंट बनता है। लोरेंट्ज़ बल की कार्रवाई के तहत, प्रेरित वर्तमान अंततः क्रूसिबल (यानी, त्वचा प्रभाव) की बाहरी दीवार पर अभिसरण करेगा और धीरे -धीरे रेडियल दिशा के साथ कमजोर हो जाएगा। एडी धाराओं के अस्तित्व के कारण, जूल गर्मी क्रूसिबल की बाहरी दीवार पर उत्पन्न होती है, विकास प्रणाली का हीटिंग स्रोत बन जाता है। जूल गर्मी का आकार और वितरण सीधे क्रूसिबल में तापमान क्षेत्र को निर्धारित करता है, जो बदले में क्रिस्टल के विकास को प्रभावित करता है।

     जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, इंडक्शन कॉइल हीटिंग सिस्टम का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। यह स्वतंत्र कॉइल संरचनाओं के दो सेटों को अपनाता है और क्रमशः ऊपरी और निचले परिशुद्धता गति तंत्र से सुसज्जित है। पूरे हीटिंग सिस्टम के अधिकांश इलेक्ट्रिक हीट लॉस को कॉइल द्वारा वहन किया जाता है, और मजबूर शीतलन का प्रदर्शन किया जाना चाहिए। कॉइल एक तांबे की ट्यूब के साथ घाव होता है और अंदर पानी से ठंडा होता है। प्रेरित वर्तमान की आवृत्ति रेंज 8 ~ 12 kHz है। इंडक्शन हीटिंग की आवृत्ति ग्रेफाइट क्रूसिबल में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की प्रवेश गहराई को निर्धारित करती है। कॉइल मोशन मैकेनिज्म एक मोटर-चालित स्क्रू जोड़ी तंत्र का उपयोग करता है। इंडक्शन कॉइल पाउडर के उच्च बनाने की क्रिया को प्राप्त करने के लिए आंतरिक ग्रेफाइट क्रूसिबल को गर्म करने के लिए इंडक्शन बिजली की आपूर्ति के साथ सहयोग करता है। एक ही समय में, कॉइल के दो सेटों की शक्ति और सापेक्ष स्थिति को बीज क्रिस्टल पर तापमान को कम करने के लिए नियंत्रित किया जाता है, जो कि कम सूक्ष्म-पाउडर की तुलना में कम होता है, जो कि बीज क्रिस्टल और पाउडर के बीच एक अक्षीय तापमान ढाल का निर्माण करता है, और सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल में एक उचित रेडियल तापमान ढाल बनाता है।

2.2 क्रूसिबल रोटेशन तंत्र 

      बड़े आकार के विकास के दौरानसिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल, गुहा के वैक्यूम वातावरण में क्रूसिबल को प्रक्रिया की आवश्यकताओं के अनुसार घुमाया जाता है, और ग्रेडिएंट थर्मल फील्ड और गुहा में कम दबाव की स्थिति को स्थिर रखने की आवश्यकता होती है। जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, एक मोटर-चालित गियर जोड़ी का उपयोग क्रूसिबल के स्थिर रोटेशन को प्राप्त करने के लिए किया जाता है। एक चुंबकीय द्रव सीलिंग संरचना का उपयोग घूर्णन शाफ्ट के गतिशील सीलिंग को प्राप्त करने के लिए किया जाता है। चुंबकीय द्रव सील चुंबक, चुंबकीय ध्रुव जूता और चुंबकीय आस्तीन के बीच गठित एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र सर्किट का उपयोग करता है, जो पोल जूते की नोक और आस्तीन के बीच चुंबकीय तरल को मजबूती से सोखने के लिए एक ओ-रिंग जैसी तरल अंगूठी बनाने के लिए, पूरी तरह से सील के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए अंतराल को अवरुद्ध करता है। जब घूर्णी गति को वायुमंडल से वैक्यूम चैम्बर तक प्रेषित किया जाता है, तो तरल ओ-रिंग डायनेमिक सीलिंग डिवाइस का उपयोग ठोस सीलिंग में आसान पहनने और कम जीवन के नुकसान को दूर करने के लिए किया जाता है, और तरल चुंबकीय द्रव पूरे सील किए गए स्थान को भर सकता है, जिससे सभी चैनलों को अवरुद्ध किया जा सकता है, जो हवा में रिसाव कर सकते हैं, और दो प्रक्रियाओं में शून्य रिसाव प्राप्त कर सकते हैं। चुंबकीय द्रव और क्रूसिबल समर्थन चुंबकीय द्रव और क्रूसिबल समर्थन की उच्च तापमान प्रयोज्यता को सुनिश्चित करने के लिए एक पानी-कूलिंग संरचना को अपनाते हैं और थर्मल क्षेत्र राज्य की स्थिरता को प्राप्त करते हैं।

2.3 निचले कवर लिफ्टिंग मैकेनिज्म

     लोअर कवर लिफ्टिंग मैकेनिज्म में एक ड्राइव मोटर, एक बॉल स्क्रू, एक रैखिक गाइड, एक लिफ्टिंग ब्रैकेट, एक भट्ठी कवर और एक भट्ठी कवर ब्रैकेट होता है। मोटर निचले कवर के ऊपर और नीचे आंदोलन का एहसास करने के लिए एक रिड्यूसर के माध्यम से स्क्रू गाइड जोड़ी से जुड़े फर्नेस कवर ब्रैकेट को ड्राइव करता है।

     लोअर कवर लिफ्टिंग मैकेनिज्म बड़े आकार के क्रूसिबल को प्लेसमेंट और हटाने की सुविधा प्रदान करता है, और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि निचले भट्ठी कवर की सीलिंग विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है। पूरी प्रक्रिया के दौरान, चैंबर में वैक्यूम, उच्च दबाव और कम दबाव जैसे दबाव परिवर्तन चरण होते हैं। निचले कवर की संपीड़न और सीलिंग स्थिति सीधे प्रक्रिया की विश्वसनीयता को प्रभावित करती है। एक बार जब सील उच्च तापमान के तहत विफल हो जाती है, तो पूरी प्रक्रिया को खत्म कर दिया जाएगा। मोटर सर्वो नियंत्रण और सीमा डिवाइस के माध्यम से, निचले कवर असेंबली और चैम्बर की जकड़न को प्रक्रिया के दबाव की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए भट्ठी कक्ष सीलिंग रिंग की संपीड़न और सीलिंग की सबसे अच्छी स्थिति को प्राप्त करने के लिए नियंत्रित किया जाता है, जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है।

2.4 विद्युत नियंत्रण प्रणाली 

      सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल के विकास के दौरान, विद्युत नियंत्रण प्रणाली को विभिन्न प्रक्रिया मापदंडों को सटीक रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है, मुख्य रूप से कॉइल स्थिति की ऊंचाई, क्रूसिबल रोटेशन दर, हीटिंग पावर और तापमान, विभिन्न विशेष गैस सेवन प्रवाह और आनुपातिक वाल्व के उद्घाटन सहित।

      जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है, नियंत्रण प्रणाली एक सर्वर के रूप में एक प्रोग्राम करने योग्य नियंत्रक का उपयोग करती है, जो कॉइल और क्रूसिबल के गति नियंत्रण का एहसास करने के लिए बस के माध्यम से सर्वो ड्राइवर से जुड़ी होती है; यह तापमान, दबाव और विशेष प्रक्रिया गैस प्रवाह के वास्तविक समय नियंत्रण का एहसास करने के लिए मानक मोबस्रिटू के माध्यम से तापमान नियंत्रक और प्रवाह नियंत्रक से जुड़ा हुआ है। यह ईथरनेट के माध्यम से कॉन्फ़िगरेशन सॉफ्टवेयर के साथ संचार स्थापित करता है, वास्तविक समय में सिस्टम की जानकारी का आदान -प्रदान करता है, और होस्ट कंप्यूटर पर विभिन्न प्रक्रिया पैरामीटर जानकारी प्रदर्शित करता है। ऑपरेटर, प्रक्रिया कर्मी और प्रबंधक मानव-मशीन इंटरफ़ेस के माध्यम से नियंत्रण प्रणाली के साथ जानकारी का आदान-प्रदान करते हैं।

     नियंत्रण प्रणाली सभी फील्ड डेटा संग्रह, सभी एक्ट्यूएटर्स की परिचालन स्थिति का विश्लेषण और तंत्र के बीच तार्किक संबंध का विश्लेषण करती है। प्रोग्रामेबल कंट्रोलर होस्ट कंप्यूटर के निर्देशों को प्राप्त करता है और सिस्टम के प्रत्येक एक्ट्यूएटर के नियंत्रण को पूरा करता है। स्वचालित प्रक्रिया मेनू के निष्पादन और सुरक्षा रणनीति सभी प्रोग्राम करने योग्य नियंत्रक द्वारा निष्पादित की जाती हैं। प्रोग्राम करने योग्य नियंत्रक की स्थिरता प्रक्रिया मेनू संचालन की स्थिरता और सुरक्षा विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है।

     ऊपरी कॉन्फ़िगरेशन वास्तविक समय में प्रोग्रामेबल कंट्रोलर के साथ डेटा एक्सचेंज को बनाए रखता है और फ़ील्ड डेटा प्रदर्शित करता है। यह ऑपरेशन इंटरफेस जैसे हीटिंग कंट्रोल, प्रेशर कंट्रोल, गैस सर्किट कंट्रोल और मोटर कंट्रोल से लैस है, और विभिन्न मापदंडों के सेटिंग मानों को इंटरफ़ेस पर संशोधित किया जा सकता है। अलार्म मापदंडों की वास्तविक समय की निगरानी, ​​स्क्रीन अलार्म डिस्प्ले प्रदान करना, समय और अलार्म घटना और वसूली के विस्तृत डेटा को रिकॉर्ड करना। सभी प्रक्रिया डेटा, स्क्रीन ऑपरेशन सामग्री और ऑपरेशन समय की वास्तविक समय रिकॉर्डिंग। विभिन्न प्रक्रिया मापदंडों के संलयन नियंत्रण को प्रोग्राम करने योग्य नियंत्रक के अंदर अंतर्निहित कोड के माध्यम से महसूस किया जाता है, और अधिकतम 100 चरणों की प्रक्रिया का एहसास किया जा सकता है। प्रत्येक चरण में एक दर्जन से अधिक प्रक्रिया पैरामीटर शामिल हैं जैसे कि प्रक्रिया संचालन समय, लक्ष्य शक्ति, लक्ष्य दबाव, आर्गन प्रवाह, नाइट्रोजन प्रवाह, हाइड्रोजन प्रवाह, क्रूसिबल स्थिति और क्रूसिबल दर।

3 थर्मल फील्ड सिमुलेशन विश्लेषण

    थर्मल फील्ड सिमुलेशन विश्लेषण मॉडल स्थापित है। चित्रा 8 क्रूसिबल ग्रोथ चैंबर में तापमान क्लाउड मैप है। 4H-SIC सिंगल क्रिस्टल की वृद्धि तापमान सीमा को सुनिश्चित करने के लिए, बीज क्रिस्टल के केंद्र तापमान की गणना 2200 ℃ होने के लिए की जाती है, और किनारे का तापमान 2205.4 ℃ है। इस समय, क्रूसिबल टॉप का केंद्र तापमान 2167.5 ℃ है, और पाउडर क्षेत्र (नीचे की ओर) का उच्चतम तापमान 2274.4 ℃ है, जो एक अक्षीय तापमान ढाल बनाता है।

       क्रिस्टल के रेडियल ढाल वितरण को चित्र 9 में दिखाया गया है। बीज क्रिस्टल सतह के निचले पार्श्व तापमान ढाल प्रभावी रूप से क्रिस्टल विकास आकार में सुधार कर सकते हैं। वर्तमान परिकलित प्रारंभिक तापमान अंतर 5.4 ℃ है, और समग्र आकार लगभग सपाट और थोड़ा उत्तल है, जो बीज क्रिस्टल सतह की रेडियल तापमान नियंत्रण सटीकता और एकरूपता आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है।

       कच्चे माल की सतह और बीज क्रिस्टल सतह के बीच तापमान अंतर वक्र चित्र 10 में दिखाया गया है। सामग्री की सतह का केंद्र तापमान 2210 ℃ है, और 1 ℃/सेमी का एक अनुदैर्ध्य तापमान ढाल सामग्री की सतह और बीज क्रिस्टल सतह के बीच बनता है, जो एक उचित सीमा के भीतर है।

      अनुमानित विकास दर चित्र 11 में दिखाया गया है। बहुत तेजी से विकास दर बहुरूपता और अव्यवस्था जैसे दोषों की संभावना को बढ़ा सकती है। वर्तमान अनुमानित विकास दर 0.1 मिमी/घंटा के करीब है, जो एक उचित सीमा के भीतर है।

     थर्मल क्षेत्र सिमुलेशन विश्लेषण और गणना के माध्यम से, यह पाया जाता है कि बीज क्रिस्टल का केंद्र तापमान और किनारे का तापमान 8 इंच के क्रिस्टल के रेडियल तापमान ढाल से मिलता है। इसी समय, क्रूसिबल के ऊपर और नीचे क्रिस्टल की लंबाई और मोटाई के लिए उपयुक्त एक अक्षीय तापमान ढाल बनाते हैं। विकास प्रणाली की वर्तमान हीटिंग विधि 8-इंच एकल क्रिस्टल के विकास को पूरा कर सकती है।

4 प्रायोगिक परीक्षण

     इसका उपयोग करनासिलिकॉन कार्बाइड एकल क्रिस्टल विकास भट्ठी, थर्मल क्षेत्र सिमुलेशन के तापमान ढाल के आधार पर, क्रूसिबल शीर्ष तापमान, गुहा दबाव, क्रूसिबल रोटेशन की गति, और ऊपरी और निचले कॉइल की सापेक्ष स्थिति जैसे मापदंडों को समायोजित करके, एक सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल विकास परीक्षण किया गया था, और एक 8-इंच सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल प्राप्त किया गया था (जैसा कि चित्र 12 में दिखाया गया है)।

5। उपसंहार

     8-इंच सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल, जैसे कि ग्रेडिएंट थर्मल फील्ड, क्रूसिबल मोशन मैकेनिज्म और प्रोसेस मापदंडों के स्वचालित नियंत्रण के विकास के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकियों का अध्ययन किया गया। क्रूसिबल ग्रोथ चैंबर में थर्मल फील्ड को आदर्श तापमान ढाल प्राप्त करने के लिए सिम्युलेटेड और विश्लेषण किया गया था। परीक्षण के बाद, डबल-कॉइल इंडक्शन हीटिंग विधि बड़े आकार के विकास को पूरा कर सकती हैसिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल। इस तकनीक का अनुसंधान और विकास 8-इंच कार्बाइड क्रिस्टल प्राप्त करने के लिए उपकरण प्रौद्योगिकी प्रदान करता है, और सिलिकॉन कार्बाइड औद्योगीकरण के संक्रमण के लिए 6 इंच से 8 इंच तक के लिए उपकरण नींव प्रदान करता है, जिससे सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री की वृद्धि दक्षता में सुधार और लागत को कम किया जाता है।