उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टल विकास को कैसे प्राप्त करें? - सिस क्रिस्टल ग्रोथ भट्टी

1। सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ भट्टी का मूल सिद्धांत क्या है?

सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ भट्टी का काम करने का सिद्धांत भौतिक उच्च बनाने की क्रिया (पीवीटी) है। पीवीटी विधि उच्च-शुद्धता वाले एकल क्रिस्टल को बढ़ाने के लिए सबसे कुशल तरीकों में से एक है। थर्मल क्षेत्र, वातावरण और विकास मापदंडों के सटीक नियंत्रण के माध्यम से, सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल विकास भट्ठी उच्च तापमान पर उच्च तापमान पर संचालित हो सकती है, उच्चता, गैस चरण संचरण और संक्षेपण क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया को पूरा करने के लिएसिसक पाउडर.

1.1 विकास भट्ठी का कार्य सिद्धांत

● PVT विधि

पीवीटी विधि का कोर उच्च तापमान पर गैसीय घटकों में सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर को उबालना है, और एक एकल क्रिस्टल संरचना बनाने के लिए गैस चरण संचरण के माध्यम से बीज क्रिस्टल पर संघनित है। इस विधि के उच्च शुद्धता, बड़े आकार के क्रिस्टल तैयार करने में महत्वपूर्ण लाभ हैं।

● क्रिस्टल विकास की बुनियादी प्रक्रिया

✔ उच्चताकरण: क्रूसिबल में एसआईसी पाउडर को 2000 के ऊपर उच्च तापमान पर एसआई, सी 2 और एसआईसी 2 जैसे गैसीय घटकों में उच्चतापूर्ण किया जाता है।

✔ परिवहन: थर्मल ग्रेडिएंट की कार्रवाई के तहत, गैसीय घटकों को उच्च तापमान क्षेत्र (पाउडर ज़ोन) से कम तापमान क्षेत्र (बीज क्रिस्टल सतह) तक प्रेषित किया जाता है।

✔ संक्षेपण क्रिस्टलीकरण: वाष्पशील घटक बीज क्रिस्टल की सतह पर अवक्षेपित करते हैं और एक एकल क्रिस्टल बनाने के लिए जाली दिशा के साथ बढ़ते हैं।

1.2 क्रिस्टल विकास के विशिष्ट सिद्धांत

सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल की विकास प्रक्रिया को तीन चरणों में विभाजित किया गया है, जो एक दूसरे से निकटता से जुड़े हुए हैं और क्रिस्टल की अंतिम गुणवत्ता को प्रभावित करते हैं।

✔ sic पाउडर उच्च बनाने की क्रिया: उच्च तापमान स्थितियों के तहत, ठोस SIC (सिलिकॉन कार्बाइड) गैसीय सिलिकॉन (SI) और गैसीय कार्बन (C) में उप -विमोचन होगा, और प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

Sic (s) → Si (g) + c (g)

और अधिक जटिल माध्यमिक प्रतिक्रियाएं वाष्पशील गैसीय घटकों (जैसे SIC2) को उत्पन्न करने के लिए। उच्चतर तापमान प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देने के लिए उच्च तापमान एक आवश्यक शर्त है।

✔ गैस चरण परिवहन: गैसीय घटकों को तापमान ढाल के ड्राइव के तहत क्रूसिबल के उच्चताकरण क्षेत्र से बीज क्षेत्र में ले जाया जाता है। गैस प्रवाह की स्थिरता बयान की एकरूपता को निर्धारित करती है।

✔ संक्षेपण क्रिस्टलीकरण: कम तापमान पर, वाष्पशील गैसीय घटक ठोस क्रिस्टल बनाने के लिए बीज क्रिस्टल की सतह के साथ गठबंधन करते हैं। इस प्रक्रिया में थर्मोडायनामिक्स और क्रिस्टलोग्राफी के जटिल तंत्र शामिल हैं।

सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ के लिए 1.3 प्रमुख पैरामीटर

उच्च गुणवत्ता वाले SIC क्रिस्टल को निम्नलिखित मापदंडों के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है:

✔ तापमान: पाउडर के पूर्ण अपघटन को सुनिश्चित करने के लिए उच्चारण क्षेत्र को 2000 से ऊपर रखा जाना चाहिए। बीज क्षेत्र के तापमान को 1600-1800 ℃ पर नियंत्रित किया जाता है ताकि मध्यम बयान दर सुनिश्चित हो सके।

✔ दबाव: पीवीटी वृद्धि आमतौर पर गैस चरण परिवहन की स्थिरता को बनाए रखने के लिए 10-20 टोर के कम दबाव वाले वातावरण में किया जाता है। उच्च या बहुत कम दबाव में बहुत तेजी से क्रिस्टल विकास दर या बढ़े हुए दोषों को जन्म देगा।

✔ वातावरण: प्रतिक्रिया प्रक्रिया के दौरान अशुद्धता संदूषण से बचने के लिए एक वाहक गैस के रूप में उच्च शुद्धता वाले आर्गन का उपयोग करें। वातावरण की शुद्धता क्रिस्टल दोषों के दमन के लिए महत्वपूर्ण है।

✔ समय: एक समान वृद्धि और उचित मोटाई प्राप्त करने के लिए क्रिस्टल विकास का समय आमतौर पर दसियों घंटे तक होता है।

2। सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ भट्टी की संरचना क्या है?

सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ भट्टी की संरचना का अनुकूलन मुख्य रूप से उच्च तापमान वाले हीटिंग, वायुमंडल नियंत्रण, तापमान क्षेत्र डिजाइन और निगरानी प्रणाली पर केंद्रित है।

2.1 विकास भट्ठी के मुख्य घटक

● उच्च तापमान ताप प्रणाली

✔ प्रतिरोध हीटिंग: सीधे गर्मी ऊर्जा प्रदान करने के लिए उच्च तापमान प्रतिरोध तार (जैसे कि मोलिब्डेनम, टंगस्टन) का उपयोग करें। लाभ उच्च तापमान नियंत्रण सटीकता है, लेकिन जीवन उच्च तापमान पर सीमित है।

✔ इंडक्शन हीटिंग: एडी करंट हीटिंग एक इंडक्शन कॉइल के माध्यम से क्रूसिबल में उत्पन्न होता है। इसमें उच्च दक्षता और गैर-संपर्क के फायदे हैं, लेकिन उपकरण लागत अपेक्षाकृत अधिक है।

● ग्रेफाइट क्रूसिबल और सब्सट्रेट बीज स्टेशन

✔ उच्च शुद्धता ग्रेफाइट क्रूसिबल उच्च तापमान स्थिरता सुनिश्चित करता है।

Seed बीज स्टेशन के डिजाइन को एयरफ्लो एकरूपता और थर्मल चालकता दोनों को ध्यान में रखना चाहिए।

● वातावरण नियंत्रण युक्ति

✔ प्रतिक्रिया वातावरण की शुद्धता और स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए एक उच्च शुद्धता गैस वितरण प्रणाली और एक दबाव विनियमन वाल्व से लैस।

● तापमान क्षेत्र एकरूपता डिजाइन

✔ क्रूसिबल दीवार की मोटाई, हीटिंग तत्व वितरण और हीट शील्ड संरचना को अनुकूलित करके, तापमान क्षेत्र का समान वितरण प्राप्त किया जाता है, जिससे क्रिस्टल पर थर्मल तनाव के प्रभाव को कम किया जाता है।

2.2 तापमान क्षेत्र और थर्मल ढाल डिजाइन

✔ तापमान क्षेत्र एकरूपता का महत्व: असमान तापमान क्षेत्र विभिन्न स्थानीय विकास दर और क्रिस्टल के अंदर दोषों को जन्म देगा। तापमान क्षेत्र की एकरूपता को कुंडलाकार समरूपता डिजाइन और हीट शील्ड अनुकूलन के माध्यम से बहुत सुधार किया जा सकता है।

✔ थर्मल ढाल का सटीक नियंत्रण: हीटर के बिजली वितरण को समायोजित करें और तापमान के अंतर को कम करने के लिए अलग -अलग क्षेत्रों को अलग करने के लिए हीट शील्ड्स का उपयोग करें। क्योंकि थर्मल ग्रेडिएंट्स का क्रिस्टल मोटाई और सतह की गुणवत्ता पर सीधा प्रभाव पड़ता है।

2.3 क्रिस्टल विकास प्रक्रिया के लिए निगरानी प्रणाली

✔ तापमान निगरानी: उच्च बनाने की क्रिया क्षेत्र और बीज क्षेत्र के वास्तविक समय के तापमान की निगरानी के लिए फाइबर ऑप्टिक तापमान सेंसर का उपयोग करें। डेटा फीडबैक सिस्टम स्वचालित रूप से हीटिंग पावर को समायोजित कर सकता है।

✔ वृद्धि दर निगरानी: क्रिस्टल सतह की वृद्धि दर को मापने के लिए लेजर इंटरफेरोमेट्री का उपयोग करें। प्रक्रिया को गतिशील रूप से अनुकूलित करने के लिए मॉडलिंग एल्गोरिदम के साथ निगरानी डेटा को मिलाएं।

3। सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस की तकनीकी कठिनाइयाँ क्या हैं?

सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ भट्टी की तकनीकी अड़चनें मुख्य रूप से उच्च तापमान सामग्री, तापमान क्षेत्र नियंत्रण, दोष दमन और आकार के विस्तार में केंद्रित हैं।

3.1 उच्च तापमान सामग्री का चयन और चुनौतियां

सीसाआसानी से उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण किया जाता है, औरसीसी कोटिंगऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार करने के लिए जोड़ा जाना चाहिए। कोटिंग की गुणवत्ता सीधे भट्ठी के जीवन को प्रभावित करती है।

हीटिंग तत्व जीवन और तापमान सीमा। उच्च तापमान प्रतिरोध तारों को उच्च थकान प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। इंडक्शन हीटिंग उपकरण को कॉइल हीट डिसिपेशन डिज़ाइन को अनुकूलित करने की आवश्यकता है।

3.2 तापमान और थर्मल क्षेत्र का सटीक नियंत्रण

गैर-समान थर्मल क्षेत्र के प्रभाव से दोष और अव्यवस्थाओं में वृद्धि होगी। फर्नेस थर्मल फील्ड सिमुलेशन मॉडल को अग्रिम में समस्याओं का पता लगाने के लिए अनुकूलित करने की आवश्यकता है।

उच्च तापमान निगरानी उपकरणों की विश्वसनीयता। उच्च तापमान वाले सेंसर को विकिरण और थर्मल शॉक के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए।

3.3 क्रिस्टल दोषों का नियंत्रण

स्टैकिंग दोष, अव्यवस्था और बहुरूपी संकर मुख्य दोष प्रकार हैं। थर्मल क्षेत्र और वातावरण का अनुकूलन दोष घनत्व को कम करने में मदद करता है।

अशुद्धता स्रोतों का नियंत्रण। उच्च शुद्धता सामग्री का उपयोग और भट्ठी की सीलिंग अशुद्धता दमन के लिए महत्वपूर्ण है।

3.4 बड़े आकार के क्रिस्टल विकास की चुनौतियां

आकार विस्तार के लिए थर्मल क्षेत्र एकरूपता की आवश्यकताएं। जब क्रिस्टल आकार को 4 इंच से 8 इंच तक विस्तारित किया जाता है, तो तापमान क्षेत्र की एकरूपता डिजाइन को पूरी तरह से अपग्रेड करने की आवश्यकता होती है।

समस्याओं को दरार और युद्ध करने का समाधान। थर्मल तनाव ढाल को कम करके क्रिस्टल विरूपण को कम करें।

4। उच्च गुणवत्ता वाले sic क्रिस्टल बढ़ने के लिए कच्चे माल क्या हैं?

Vetek सेमीकंडक्टर ने एक नया SIC सिंगल क्रिस्टल कच्चा माल विकसित किया है -उच्च शुद्धता cvd sic कच्चा माल। यह उत्पाद घरेलू अंतर को भरता है और विश्व स्तर पर अग्रणी स्तर पर भी है, और प्रतियोगिता में एक दीर्घकालिक अग्रणी स्थिति में होगा। पारंपरिक सिलिकॉन कार्बाइड कच्चे माल उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन और ग्रेफाइट की प्रतिक्रिया से उत्पन्न होते हैं, जो लागत में उच्च होते हैं, शुद्धता में कम और आकार में छोटे होते हैं।

वेटेक सेमीकंडक्टर की द्रवित बेड तकनीक रासायनिक वाष्प जमाव के माध्यम से सिलिकॉन कार्बाइड कच्चे माल को उत्पन्न करने के लिए मिथाइलट्रिक्लोरोसिलन का उपयोग करती है, और मुख्य उप-उत्पाद हाइड्रोक्लोरिक एसिड है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड क्षार के साथ बेअसर करके लवण बना सकता है, और पर्यावरण के लिए किसी भी प्रदूषण का कारण नहीं होगा। 

इसी समय, मेथिलट्राइक्लोरोसिलन एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली औद्योगिक गैस है जिसमें कम लागत और व्यापक स्रोत हैं, विशेष रूप से चीन मिथाइलट्रिक्लोरोसिलन का मुख्य उत्पादक है। इसलिए, वेटेक सेमीकंडक्टर की उच्च शुद्धताCvd sic कच्चा माललागत और गुणवत्ता के मामले में अंतर्राष्ट्रीय अग्रणी प्रतिस्पर्धा है। उच्च शुद्धता cvd sic कच्चे माल की शुद्धता 99.9995%से अधिक है।

✔ बड़े आकार और उच्च घनत्व: औसत कण आकार लगभग 4-10 मिमी है, और घरेलू एसेसन कच्चे माल का कण आकार <2.5 मिमी है। एक ही वॉल्यूम क्रूसिबल 1.5 किलोग्राम से अधिक कच्चे माल को पकड़ सकता है, जो बड़े आकार के क्रिस्टल विकास सामग्री की अपर्याप्त आपूर्ति की समस्या को हल करने के लिए अनुकूल है, कच्चे माल के ग्राफिटाइजेशन को कम करता है, कार्बन रैपिंग को कम करता है और क्रिस्टल की गुणवत्ता में सुधार करता है।

✔ कम सी/सी अनुपात: यह स्व-प्रसारित करने की विधि के Acheson कच्चे माल की तुलना में 1: 1 के करीब है, जो SI आंशिक दबाव की वृद्धि से प्रेरित दोषों को कम कर सकता है।

✔ उच्च आउटपुट मूल्य: उगाए गए कच्चे माल अभी भी प्रोटोटाइप को बनाए रखते हैं, पुनरावृत्ति को कम करते हैं, कच्चे माल के ग्राफिटाइजेशन को कम करते हैं, कार्बन रैपिंग दोषों को कम करते हैं, और क्रिस्टल की गुणवत्ता में सुधार करते हैं।

✔ उच्च शुद्धता: सीवीडी विधि द्वारा उत्पादित कच्चे माल की शुद्धता आत्म-प्रसार विधि के एसेसन कच्चे माल की तुलना में अधिक है। नाइट्रोजन सामग्री अतिरिक्त शुद्धि के बिना 0.09ppm तक पहुंच गई है। यह कच्चा माल भी अर्ध-संधक क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है।

✔ कम लागत: एक समान वाष्पीकरण दर प्रक्रिया और उत्पाद की गुणवत्ता नियंत्रण की सुविधा प्रदान करती है, जबकि कच्चे माल की उपयोग दर में सुधार (उपयोग दर> 50%, 4.5 किलोग्राम कच्चा माल 3.5 किग्रा इनकोट्स का उत्पादन करता है), लागत को कम करता है।

✔ कम मानव त्रुटि दर: रासायनिक वाष्प जमाव मानव संचालन द्वारा शुरू की गई अशुद्धियों से बचा जाता है।