एसआयसीयात मोठा बँडगॅप, उच्च औष्णिक वाहकता, उच्च क्रांतिकारक ब्रेकडाउन क्षेत्र सामर्थ्य आणि उच्च इलेक्ट्रॉन संपृक्तता प्रवाह दर ही वैशिष्ट्ये आहेत. हे उच्च तापमान, उच्च दाब, उच्च वारंवारता आणि उच्च शक्तीच्या परिस्थितीत वापराच्या गरजा पूर्ण करू शकते. याचा उपयोग नवीन ऊर्जा वाहने, फोटोव्होल्टाईक्स, औद्योगिक नियंत्रण, रेडिओ फ्रिक्वेन्सी कम्युनिकेशन आणि इतर क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जाऊ शकतो. संबंधित उद्योगांच्या जलद विकासामुळे, सिलिकॉन कार्बाइडचे प्रतिनिधित्व करणाऱ्या तिसऱ्या पिढीच्या सेमीकंडक्टर बाजारपेठेत नवीन संधी निर्माण झाल्या आहेत.
सिलिकॉन कार्बाइड सबस्ट्रेट उत्पादनामध्ये स्फटिकांची वाढ हा मुख्य दुवा आहे आणि स्फटिक वाढ भट्टी हे त्याचे मुख्य उपकरण आहे. पारंपरिक स्फटिक सिलिकॉन-ग्रेड स्फटिक वाढ भट्ट्यांप्रमाणेच, या भट्टीची रचना फारशी गुंतागुंतीची नसते. ती प्रामुख्याने भट्टीचा मुख्य भाग, उष्णता प्रणाली, कॉइल वहन यंत्रणा, निर्वात स्थिती प्राप्ती आणि मापन प्रणाली, वायू मार्ग प्रणाली, शीतकरण प्रणाली, नियंत्रण प्रणाली इत्यादींनी बनलेली असते. औष्णिक क्षेत्र आणि प्रक्रियेच्या परिस्थितीवरून सिलिकॉन कार्बाइड स्फटिकांची गुणवत्ता, आकार, वाहकता आणि इतर प्रमुख निर्देशक निश्चित होतात.
१. सिलिकॉन कार्बाइड स्फटिक वाढ तंत्रज्ञानातील अडचणी
सिलिकॉन कार्बाइड स्फटिकांच्या वाढीचे तापमान खूप जास्त असते आणि त्यावर नियंत्रण ठेवता येत नाही, त्यामुळे मुख्य अडचण प्रक्रियेतच असते:
(1)औष्णिक क्षेत्र नियंत्रित करण्यात अडचणबंद उच्च-तापमान पोकळीचे निरीक्षण करणे कठीण आणि अनियंत्रित असते. पारंपारिक सिलिकॉन-आधारित सोल्युशन-पुल क्रिस्टल ग्रोथ उपकरणांच्या विपरीत, ज्यात उच्च पातळीचे ऑटोमेशन असते आणि क्रिस्टल वाढ प्रक्रियेचे निरीक्षण, नियंत्रण आणि समायोजन केले जाऊ शकते, सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल्स 2,000°C पेक्षा जास्त तापमानाच्या वातावरणात बंद जागेत वाढतात आणि उत्पादनादरम्यान वाढीच्या तापमानावर अचूक नियंत्रण ठेवणे आवश्यक असते, ज्यामुळे तापमान नियंत्रण कठीण होते;
(2)स्फटिकाचे स्वरूप नियंत्रित करण्यात अडचणवाढीच्या प्रक्रियेदरम्यान मायक्रोपाईप्स, पॉलिमॉर्फिक इन्क्लूजन्स, डिसलोकेशन्स आणि इतर दोष निर्माण होण्याची शक्यता असते, आणि ते एकमेकांवर परिणाम करतात व एकमेकांना विकसित करतात. मायक्रोपाईप्स (MP) हे काही मायक्रॉन ते दहा मायक्रॉन आकाराचे थ्रू-टाइप दोष आहेत, जे उपकरणांसाठी घातक दोष ठरतात. सिलिकॉन कार्बाइडच्या एकल स्फटिकांमध्ये २०० पेक्षा जास्त विविध स्फटिक रूपे समाविष्ट आहेत, परंतु केवळ काही स्फटिक संरचना (४एच प्रकारउत्पादनासाठी आवश्यक असलेले सेमीकंडक्टर पदार्थ म्हणजे सिलिकॉन (C) होय. वाढ प्रक्रियेदरम्यान स्फटिक स्वरूपात बदल होण्याची शक्यता असते, ज्यामुळे पॉलिमॉर्फिक इन्क्लूजन दोष निर्माण होतात. त्यामुळे, सिलिकॉन-कार्बन गुणोत्तर, वाढीच्या तापमानातील प्रवणता, स्फटिक वाढीचा दर आणि वायू प्रवाहाचा दाब यांसारख्या पॅरामीटर्सवर अचूक नियंत्रण ठेवणे आवश्यक आहे.
याव्यतिरिक्त, सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल वाढीच्या थर्मल क्षेत्रात तापमानाचा ग्रेडियंट असतो, ज्यामुळे क्रिस्टल वाढ प्रक्रियेदरम्यान नैसर्गिक अंतर्गत ताण आणि परिणामी डिसलोकेशन्स (बेसल प्लेन डिसलोकेशन BPD, स्क्रू डिसलोकेशन TSD, एज डिसलोकेशन TED) निर्माण होतात, ज्यामुळे त्यानंतरच्या एपिटॅक्सी आणि उपकरणांच्या गुणवत्तेवर आणि कार्यक्षमतेवर परिणाम होतो.
(3)डोपिंग नियंत्रण कठीणदिशात्मक डोपिंग असलेला प्रवाहकीय स्फटिक मिळवण्यासाठी बाह्य अशुद्धींचा प्रवेश काटेकोरपणे नियंत्रित केला पाहिजे;
(४)मंद वाढीचा दरसिलिकॉन कार्बाइडचा वाढीचा दर खूप मंद असतो. पारंपारिकसिलिकॉन सामग्रीस्फटिक दांडा तयार होण्यासाठी फक्त ३ दिवस लागतात, तर सिलिकॉन कार्बाइडच्या स्फटिक दांड्यांना ७ दिवस लागतात. यामुळे साहजिकच सिलिकॉन कार्बाइडची उत्पादन कार्यक्षमता कमी होते आणि उत्पादन खूपच मर्यादित राहते.
दुसरीकडे, सिलिकॉन कार्बाइडच्या एपिटॅक्सियल वाढीचे मापदंड अत्यंत कठीण आहेत, ज्यामध्ये उपकरणाची हवाबंदता, अभिक्रिया कक्षातील वायूच्या दाबाची स्थिरता, वायू आत सोडण्याच्या वेळेचे अचूक नियंत्रण, वायूच्या प्रमाणाची अचूकता आणि निक्षेपण तापमानाचे काटेकोर व्यवस्थापन यांचा समावेश होतो. विशेषतः, उपकरणाच्या सहनशील व्होल्टेज पातळीत सुधारणा झाल्यामुळे, एपिटॅक्सियल वेफरच्या गाभ्याच्या मापदंडांवर नियंत्रण ठेवण्याची अडचण लक्षणीयरीत्या वाढली आहे.
याव्यतिरिक्त, एपिटॅक्सियल थराची जाडी वाढल्याने, जाडी कायम ठेवत रोधकतेची एकसमानता कशी नियंत्रित करावी आणि दोषांची घनता कशी कमी करावी, हे एक मोठे आव्हान बनले आहे. विद्युतीकृत नियंत्रण प्रणालीमध्ये, विविध पॅरामीटर्स अचूकपणे आणि स्थिरपणे नियंत्रित केले जातील याची खात्री करण्यासाठी उच्च-सुस्पष्टता सेन्सर्स आणि ॲक्ट्युएटर्स एकत्रित करणे आवश्यक आहे. त्याच वेळी, नियंत्रण अल्गोरिदमचे ऑप्टिमायझेशन देखील अत्यंत महत्त्वाचे आहे. विविध बदलांशी जुळवून घेण्यासाठी फीडबॅक सिग्नलनुसार नियंत्रण धोरण रिअल-टाइममध्ये समायोजित करता येणे आवश्यक आहे.सिलिकॉन कार्बाइड एपिटॅक्सियल वाढप्रक्रिया.
Ⅱ. सिलिकॉन कार्बाइड सबस्ट्रेट्सच्या निर्मितीमधील मुख्य अडचणी:
१. वाढीचे तापमान २०००℃ पेक्षा जास्त आहे, जे सिलिकॉनच्या तापमानापेक्षा दुप्पट आहे.
२. स्फटिक वाढीच्या काळात स्फटिक दांड्याची जाडी कमी असते आणि २ सेमी लांबीचा सिलिकॉन कार्बाइड स्फटिक दांडा ७ दिवसांत वाढतो.
३. स्फटिकाच्या प्रकारासाठीच्या आवश्यकता उच्च आहेत, आणि स्फटिक संरचना असलेले एक-स्फटिक सिलिकॉन कार्बाइड फक्त काही प्रमाणातच आढळतात.
४. कापताना होणारी झीज जास्त असते आणि सिलिकॉन कार्बाइडमध्ये अत्यंत उच्च कठीणता असते.
थोडक्यात, जास्त वेळ आणि गुंतागुंतीचे प्रक्रिया तंत्रज्ञान हे सिलिकॉन कार्बाइड सबस्ट्रेट्सच्या उच्च किमतीचे कारण आहेत, ज्यामुळे सिलिकॉन कार्बाइडच्या वापराला मर्यादा येतात.
III. स्फटिक वाढ भट्ट्यांचे वर्गीकरण
वेगवेगळ्या तापविण्याच्या पद्धतींनुसार, स्फटिक वाढ भट्ट्यांचे प्रेरण प्रकार आणि प्रतिरोध प्रकारात वर्गीकरण केले जाऊ शकते. सध्या, बाजारातील बहुतेक उपकरणे प्रेरण प्रकारची आहेत, ज्यांचे फायदे म्हणजे कमी खर्च, साधी रचना, सोयीस्कर देखभाल आणि उच्च औष्णिक कार्यक्षमता. तथापि, विद्युत चुंबकीय प्रेरण प्रभावामुळे, प्रेरण तापविण्यामधील अक्षीय तापमान आणि त्रिज्यीय तापमान एकमेकांशी जोडलेले असतात, आणि त्यामुळे स्फटिक वाढीचा वेग आणि स्फटिक वाढीची गुणवत्ता या दोन्ही गोष्टी एकाच वेळी विचारात घेणे शक्य होत नाही.
रेझिस्टन्स थर्मल फील्ड ग्रोथ प्लॅटफॉर्म अनुक्रमे अक्षीय तापमान आणि त्रिज्यीय तापमान अचूकपणे नियंत्रित करू शकतो, जे मोठ्या आकाराच्या स्फटिकांच्या वाढीसाठी अनुकूल आहे आणि स्फटिक वाढीचा दर सुधारते. भविष्यातील उच्च-गुणवत्तेच्या ८-इंची सिलिकॉन कार्बाइड स्फटिक वाढीसाठी हा एक उपाय आहे.
प्रेरण पद्धत आणि प्रतिरोध पद्धत यांच्यातील तुलना:
| प्रेरण पद्धत | प्रतिकार पद्धत | |
| कार्यप्रणाली | इंडक्शन हीटिंग ही एक उष्णता उपचार पद्धत आहे ज्यामध्ये विद्युत प्रवाहाच्या चुंबकीय प्रभावाचा वापर करून वर्कपीसच्या पृष्ठभागाच्या थरावर प्रेरित प्रवाहाची तुलनेने उच्च घनता निर्माण केली जाते, त्याला त्वरीत ऑस्टेनाइट अवस्थेपर्यंत गरम केले जाते आणि नंतर मार्टेन्सिटिक संरचना मिळविण्यासाठी त्वरीत थंड केले जाते. | रोध तापनामध्ये, वाहकामधून जाणाऱ्या विद्युत प्रवाहामुळे निर्माण होणाऱ्या जूल उष्णतेचा उष्णता स्रोत म्हणून वापर केला जातो. याचे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण करता येते: अप्रत्यक्ष रोध तापन (विद्युत तापक घटक किंवा प्रवाहकीय माध्यम) आणि प्रत्यक्ष रोध तापन. |
| तापमान नियंत्रण | प्रेरण पद्धतीमध्ये, मुशीच्या बाहेरील प्रेरण कॉइलद्वारे अंतर्गत चुंबकीय क्षेत्र गरम केले जाते. गरम होण्याची गती जलद असते, परंतु प्रेरण कॉइल आणि मुशीमधील अंतर जास्त असल्यामुळे, किरणोत्सर्गाचे क्षेत्र विखुरलेले असते आणि आडव्या दिशेने मुशीच्या पृष्ठभागावरील उष्णता निर्मितीवर अचूक नियंत्रण ठेवणे कठीण असते. | प्रतिरोध पद्धतीमध्ये एक स्वतंत्र हीटर वापरला जातो, जो मुशीच्या जवळ असतो. हीटर समायोजित करून, मुशीच्या पृष्ठभागाचे तापमान अधिक अचूकपणे नियंत्रित केले जाऊ शकते. |
| मोठ्या आकाराच्या स्फटिकांची वाढ | प्रेरण पद्धतीच्या औष्णिक क्षेत्र संरचनेत अनेक हीटिंग कॉइल्स जोडताना, चुंबकीय क्षेत्रे एकमेकांमध्ये व्यत्यय आणू शकतात, ज्यामुळे चुंबकीय क्षेत्र आणि उष्णता डिझाइनच्या उद्देशानुसार सहजपणे वितरित होत नाहीत, परिणामी उष्णता प्रभाव आणि स्फटिक वाढीवर परिणाम होतो. | रेझिस्टन्स हीटिंग क्रिस्टल ग्रोथ इक्विपमेंटसाठी मल्टी-स्टेज इंडिपेंडेंट कंट्रोल हीटिंग सिस्टीम डिझाइन करणे सोपे आहे आणि इक्विपमेंटचा स्वतःचा रेडियल ग्रेडियंट कमी असतो, ज्यामुळे मोठ्या आकाराच्या क्रिस्टल ग्रोथच्या गरजा पूर्ण होऊ शकतात. |
| स्फटिक वाढ चक्र | प्रेरण पद्धतीनुसार स्फटिकांच्या वाढीस सुमारे १० दिवस लागतात, ॲनीलिंगला १०-१५ दिवस लागतात आणि संपूर्ण वाढ चक्र २०-२५ दिवसांचे असते. | स्फटिक वाढीचे चक्र सुमारे ५-७ दिवसांचे असते, आणि ते स्वयंचलितपणे तापविले जाऊ शकते, तसेच वीजपुरवठा खंडित झाल्यावर तापमान हळूहळू कमी होते. |
| ऊर्जा वापर | प्रतिरोध पद्धतीचा ऊर्जा वापर प्रेरण पद्धतीच्या तुलनेत २-३ पट जास्त असतो. | |
| उत्पन्न पातळी | इंडक्शन पद्धतीच्या क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसच्या तुलनेत, रेझिस्टन्स पद्धतीच्या क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसद्वारे वाढवलेल्या क्रिस्टल्सचे उत्पादन मोठ्या प्रमाणात सुधारते. | |
पोस्ट करण्याची वेळ: २४ जून २०२५