શા માટે SiC-કોટેડ ગ્રેફાઇટ ક્રુસિબલ્સ સ્થિર માસ ઉત્પાદન નક્કી કરે છે?

SiC ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ પ્રોડક્શન લાઇનમાં, ઘણા ઇજનેરો હોટ-ઝોન ડિઝાઇન, તાપમાન નિયંત્રણ વળાંકો અને પાવડર ફોર્મ્યુલેશન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. છતાં જ્યારે ઉપજમાં વધઘટ થાય છે, ત્યારે મૂળ કારણ ઘણીવાર તે જ ઘટક - ક્રુસિબલ - તરફ વળે છે. તે પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરતું નથી, ફરતું નથી, અને ડ્રોઇંગમાં "મુખ્ય પરિમાણ" તરીકે દેખાતું નથી. પરંતુ જો સપાટી પરથી કોઈ સ્તર છાલાય છે, ખોટી જગ્યાએ ક્રિસ્ટલ બને છે, અથવા ખૂણામાંથી થોડો વધારે કાર્બન બહાર નીકળી જાય છે, તો સમગ્ર બોલમાં પરિણામી ખામીઓ એક વાત સ્પષ્ટ કરે છે: આ ઘટક સહાયક ભૂમિકાથી દૂર છે.

વધતી જતી હાજરીSiC કોટેડ ગ્રેફાઇટ ક્રુસિબલ્સસેમિકન્ડક્ટર ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ ફર્નેસમાં એક સરળ સમજૂતી છે: વૃદ્ધિ ક્ષેત્રમાં તાપમાન, વાતાવરણ અને સામગ્રી પરિવહન તીવ્રતા સામગ્રીની કામગીરીની મર્યાદાઓને આગળ ધપાવી રહી છે. ગ્રેફાઇટ થર્મલ પ્રતિકાર, મશીનરી અને ગરમી સ્થાનાંતરણની દ્રષ્ટિએ ઉત્તમ છે - પરંતુ તે તેના પોતાના સ્વભાવ સાથે આવે છે: અસ્થિરતા, અભેદ્યતા, બાષ્પ પ્રજાતિઓ અથવા અશુદ્ધિઓ સાથે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા, અને પાવડરિંગ અને કણોના નિર્માણના અનિવાર્ય જોખમો. SiC કોટિંગ બરાબર આ પીડા બિંદુઓ સામે સખત અવરોધ તરીકે કાર્ય કરે છે.

ગ્રેફાઇટ ક્રુસિબલ્સ પર SiC કોટિંગ શા માટે વાપરવું?

ત્રણ મુખ્ય કારણો:

૧. કાર્બન વોલેટિલાઇઝેશન અને પ્રતિક્રિયાશીલતા ઘટાડો

ગ્રેફાઇટ ઊંચા તાપમાને, નિષ્ક્રિય વાયુ હેઠળ પણ, સબલિમેટ થવાનું શરૂ કરે છે. મુક્ત થયેલ કાર્બન PVT વૃદ્ધિ દરમિયાન બાષ્પ તબક્કાના રસાયણશાસ્ત્રમાં ફેરફાર કરે છે, ડિપોઝિશન ગતિશાસ્ત્રમાં દખલ કરે છે અને ખામી રચના અથવા અસ્થિર વૃદ્ધિ દિશાઓને પ્રોત્સાહન આપે છે.

2. દૂષણના સ્ત્રોતોને મર્યાદિત કરો

આઇસોસ્ટેટિકલી દબાવવામાં આવેલા ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા ગ્રેફાઇટમાં પણ સૂક્ષ્મ છિદ્રો હોય છે અને વરાળ પૂર્વગામી, ઉપ-ઉત્પાદનો અથવા ભેજ જેવી પ્રજાતિઓને શોષવાની તેમની સહજ વૃત્તિ હોય છે. આ પછીથી ઉચ્ચ-તાપમાનના રન દરમિયાન મુક્ત થઈ શકે છે, જે સ્ફટિક શુદ્ધતા સાથે સમાધાન કરે છે. SiC કોટિંગ છિદ્રોને સીલ કરે છે અને પર્યાવરણીય સ્વચ્છતા વધારે છે.

૩. આયુષ્ય વધારવું અને સ્પેલેશન દબાવવું

ઘણી વખત કામ કર્યા પછી, ગ્રેફાઇટ સપાટીઓ પર બગાડ થવાની સંભાવના રહે છે: પાવડરી, પીલીંગ, માઇક્રોક્રેકીંગ અને મટીરીયલ અટકી જવું. આનાથી કણોનું દૂષણ થાય છે અને ઉપજ ઓછી થાય છે. મજબૂત SiC કોટિંગ સપાટીની અખંડિતતા અને વિશ્વસનીયતા જાળવી રાખીને આવી નિષ્ફળતા પદ્ધતિઓમાં નોંધપાત્ર વિલંબ કરી શકે છે.

કોટિંગ પ્રક્રિયા નિયંત્રણ ક્રુસિબલ વિશ્વસનીયતા નક્કી કરે છે

મુખ્ય પ્રવાહની કોટિંગ પદ્ધતિ છે સીવીડી(રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ) પોલીક્રિસ્ટલાઇન SiC નું. તે પરિપક્વ અને ઉષ્મીય રીતે સ્થિર છે. જોકે, કોટિંગ હોવું પૂરતું નથી - ક્ષેત્ર પ્રદર્શનમાં વાસ્તવિક તફાવત સૂક્ષ્મ વિગતો પર આધાર રાખે છે જેમ કે:

● કોટિંગ જાડાઈ એકરૂપતા

જટિલ ક્રુસિબલ ભૂમિતિઓ - પગલાં, ખાંચો, ફીલેટ્સ - પડછાયાવાળા અથવા ઓછા-ડિપોઝિશન વિસ્તારો બનાવે છે જ્યાં કોટિંગની જાડાઈ સ્પેકથી નીચે આવી શકે છે. આ પાતળા ઝોન થર્મલ તણાવ હેઠળ પ્રથમ ક્ષીણ થાય છે.

ઉકેલ:જટિલ ભાગો પર પણ એકસમાન કવરેજ સુનિશ્ચિત કરવા માટે કોટિંગ સપ્લાયર પાસે ચોક્કસ 3D ફ્લો-ફીલ્ડ કંટ્રોલ અને ગતિશીલ પરિભ્રમણ પ્રણાલીઓ હોવી આવશ્યક છે.

● કોટિંગ ઘનતા અને પિનહોલ દૂર કરવું

જો CVD પરિમાણો (તાપમાન ગ્રેડિયન્ટ્સ, ગેસ રેશિયો, રહેઠાણ સમય) ને ચુસ્તપણે નિયંત્રિત ન કરવામાં આવે, તો માઇક્રોસ્કોપિક પિનહોલ્સ બની શકે છે. કાર્બન બહાર નીકળે છે અને સ્થાનિક કાટ થાય છે ત્યારે આ નિષ્ફળતા શરૂઆત બિંદુઓ બની જાય છે.

શોધ:મૂળભૂત જાડાઈ અને દ્રશ્ય નિરીક્ષણ પૂરતું નથી. છુપાયેલા છિદ્રાળુતા શોધવા માટે બહુવિધ થર્મલ ચક્રમાં હિલીયમ લીક પરીક્ષણો અથવા શેષ વજન ઘટાડવા પરીક્ષણનો ઉપયોગ કરો.

● સંલગ્નતા શક્તિ અને થર્મલ તણાવ પ્રતિકાર

SiC અને ગ્રેફાઇટમાં થર્મલ વિસ્તરણના અલગ અલગ ગુણાંક હોય છે. જો કોટિંગમાં શેષ તાણ ઓછો ન કરવામાં આવે, અથવા સપાટીને રફનિંગ/પ્રી-ટ્રીટમેન્ટ અપૂરતી હોય, તો થર્મલ સાયકલિંગ દરમિયાન ડિલેમિનેશન થઈ શકે છે.

શ્રેષ્ઠ પ્રયાસો:કોટિંગ પહેલાં ગ્રિટ-બ્લાસ્ટ અને અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ ચકાસો, અને વાસ્તવિક ભઠ્ઠી સાયકલિંગ સાથે થર્મલ તણાવ સહનશક્તિને માન્ય કરો.

સામાન્ય નિષ્ફળતા મોડ્સ અને તેમની સ્ફટિક અસર

ઉત્પાદનમાં, એકવાર ક્રુસિબલ નિષ્ફળ જાય, તો પરિણામી અસર ઘણીવાર માત્ર થોડા પીપીએમ જ નહીં, પરંતુ સંપૂર્ણ બેચ નુકશાન અને અનેક અઠવાડિયા સુધી ક્ષમતા વિક્ષેપની હોય છે. આ ફક્ત ભૌતિક સમસ્યા નથી - તે સિસ્ટમ સ્થિરતાની સમસ્યા છે.