१. सिलिकॉन कार्बाइड पावडर डोपिंग तंत्रज्ञान
सिलिकॉन कार्बाइड पावडरमध्ये योग्य प्रमाणात सेरियम (Ce) मूलद्रव्याचे डोपिंग केल्याने 4H-SiC च्या एकल स्फटिक स्वरूपाची स्थिर वाढ साधता येते. व्यावहारिक अनुभवाने असे दिसून आले आहे की, पावडर पदार्थांमध्ये सेरियम मूलद्रव्याचे डोपिंग केल्याने सिलिकॉन कार्बाइड स्फटिकांचा वाढीचा दर वाढतो, ज्यामुळे स्फटिक अधिक वेगाने वाढतात. सिलिकॉन कार्बाइडचे अभिविन्यास (orientation) नियंत्रित करता येते, ज्यामुळे स्फटिकांच्या वाढीची दिशा अधिक एकसमान आणि नियमित होते. स्फटिकांमधील अशुद्धींची निर्मिती रोखली जाते, दोषांची निर्मिती कमी होते आणि एकल-स्फटिक स्वरूपाचे स्फटिक व उच्च-गुणवत्तेचे स्फटिक मिळवणे सोपे होते. यामुळे स्फटिकाच्या मागील बाजूस होणारे क्षरण रोखता येते आणि स्फटिकाचा एकल स्फटिक दर वाढवता येतो.
२. अक्षीय आणि त्रिज्यीय तापमान क्षेत्र प्रवणता नियंत्रण तंत्रज्ञान
अक्षीय तापमान प्रवणता प्रामुख्याने स्फटिकांच्या वाढीचे स्वरूप आणि स्फटिक वाढीच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करते. खूप कमी तापमान प्रवणतेमुळे स्फटिक वाढ प्रक्रियेदरम्यान विषमस्फटिकांची निर्मिती होते आणि वायू पदार्थांच्या वहन दरावरही परिणाम होतो, ज्यामुळे स्फटिक वाढीचा दर कमी होतो. योग्य अक्षीय आणि त्रिज्यीय तापमान प्रवणता SiC स्फटिकांच्या जलद वाढीस मदत करतात आणि स्फटिकांच्या गुणवत्तेची स्थिरता टिकवून ठेवतात.
३. बेसिस प्लेन डिसलोकेशन (बीपीडी) नियंत्रण तंत्रज्ञान
BPD दोष निर्माण होण्याचे मुख्य कारण म्हणजे स्फटिकामधील कर्तन प्रतिबल हे क्रांतिक कर्तन प्रतिबलापेक्षा जास्त असणे.SiC स्फटिकत्यामुळे स्लिप सिस्टीम सक्रिय होते. BPD स्फटिकाच्या वाढीच्या दिशेला लंब असल्यामुळे, ते प्रामुख्याने स्फटिक वाढ प्रक्रियेदरम्यान आणि नंतरच्या स्फटिक थंड होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान तयार होते.
४. वायू अवस्थेतील घटकांच्या गुणोत्तराचे नियमन आणि नियंत्रण तंत्रज्ञान
स्फटिक वाढ प्रक्रियेमध्ये, वाढीच्या वातावरणातील कार्बन-सिलिकॉन गुणोत्तर आणि वायू-अवस्थेतील घटकांचे गुणोत्तर वाढवणे, हे एकाच स्फटिक स्वरूपाची स्थिर वाढ साधण्यासाठी एक प्रभावी उपाय आहे. कारण उच्च कार्बन-सिलिकॉन गुणोत्तर मोठ्या टप्प्यांचे एकत्रीकरण कमी करू शकते आणि बीज स्फटिकाच्या पृष्ठभागावरील वाढीच्या माहितीचा वारसा टिकवून ठेवू शकते, त्यामुळे ते बहुरूपता रोखू शकते.
५. कमी ताण नियंत्रण तंत्रज्ञान
स्फटिक वाढ प्रक्रियेदरम्यान, तणावाच्या उपस्थितीमुळे अंतर्गत स्फटिक प्रतलांमध्ये बदल होऊ शकतो.एसआयसीवाकल्यामुळे स्फटिकांची गुणवत्ता खराब होते आणि स्फटिकांना तडेही जातात. शिवाय, जास्त ताणामुळे वेफरच्या मूळ प्रतलामध्ये विस्थापनांमध्ये वाढ होऊ शकते. हे दोष एपिटॅक्सियल प्रक्रियेदरम्यान एपिटॅक्सियल थरात प्रवेश करू शकतात, ज्यामुळे नंतरच्या टप्प्यात उपकरणाच्या कार्यक्षमतेवर गंभीर परिणाम होतो.
स्फटिकामधील ताण कमी करण्याची प्रक्रिया सुधारण्यासाठी येथे अनेक पद्धती दिल्या आहेत:
१. SiC सिंगल सक्षम करण्यासाठी तापमान क्षेत्राचे वितरण आणि प्रक्रिया पॅरामीटर्स समायोजित करा.स्फटिक वाढशक्य तितक्या समतोल स्थितीमध्ये कार्यवाही करणे.
२. स्फटिकाला कोणत्याही बंधनाशिवाय शक्य तितके मुक्तपणे वाढू देण्यासाठी मुशीची रचना आणि आकार अनुकूलित करा.
३. सीड क्रिस्टलच्या स्थिरीकरणाबाबत, तापवण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान सीड क्रिस्टल आणि ग्रॅफाइट होल्डर यांच्यातील औष्णिक प्रसरण गुणांकांमधील फरक कमी करण्यासाठी स्थिरीकरण प्रक्रियेत बदल करा, जेणेकरून ४एच-एसआयसी (4H-SiC) सिंगल क्रिस्टलमधील अंतर्गत ताण कमी होईल. एक सामान्य पद्धत म्हणजे सीड क्रिस्टल आणि ग्रॅफाइट होल्डर यांच्यामध्ये २ मिमी अंतर ठेवणे.
४. स्फटिकासाठी फर्नेस-कूल्ड ॲनीलिंग लागू करून स्फटिक ॲनीलिंग प्रक्रियेत बदल करा. स्फटिकामधील अंतर्गत ताण पूर्णपणे मुक्त करण्यासाठी ॲनीलिंगचे तापमान आणि कालावधी समायोजित करा.
भविष्यात, उच्च-गुणवत्तेचे सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) एकल स्फटिक तयार करण्याचे तंत्रज्ञान अनेक प्रमुख दिशांनी विकसित होईल:
१. वेफरचा आकार वाढवणे: SiC क्रिस्टलचा व्यास सुरुवातीच्या मिलिमीटरपासून आता ६-इंच, ८-इंच आणि त्याहूनही मोठ्या १२-इंच वेफर्सपर्यंत विकसित झाला आहे. मोठे SiC क्रिस्टल्स तयार केल्याने उत्पादन कार्यक्षमता वाढते, खर्च कमी होतो आणि उच्च-शक्तीच्या उपकरणांच्या गरजा पूर्ण होतात.
२. स्फटिकांची गुणवत्ता सुधारणे: उच्च-कार्यक्षमतेच्या उपकरणांसाठी उच्च-गुणवत्तेचे SiC स्फटिक अत्यंत महत्त्वाचे आहेत. जरी लक्षणीय प्रगती झाली असली तरी, मायक्रोपाईप्स, डिसलोकेशन्स आणि अशुद्धता यांसारखे दोष अजूनही कायम आहेत, जे उपकरणाच्या कार्यक्षमतेवर आणि विश्वसनीयतेवर परिणाम करतात.
३. उत्पादन खर्च कमी करणे: एसआयसी (SiC) स्फटिक तयार करण्याचा तुलनेने जास्त खर्च काही विशिष्ट क्षेत्रांमध्ये त्याच्या वापराला मर्यादित करतो. वाढ प्रक्रिया अनुकूलित करून, उत्पादन कार्यक्षमता सुधारून आणि कच्च्या मालावरील खर्च कमी करून खर्च कपात साध्य करता येते.
४. बुद्धिमान उत्पादन पद्धतीची अंमलबजावणी: एआय (AI) आणि बिग डेटामधील प्रगतीमुळे, एसआयसी (SiC) क्रिस्टल वाढ तंत्रज्ञान अधिकाधिक बुद्धिमत्तेचा स्वीकार करेल. सेन्सर्स आणि स्वयंचलित नियंत्रण प्रणालींद्वारे होणारे रिअल-टाइम निरीक्षण आणि नियंत्रण प्रक्रियेची स्थिरता व नियंत्रणक्षमता वाढवते. त्याचबरोबर, बिग डेटा ॲनालिटिक्सचा उपयोग करून वाढीच्या डेटाचे अनुकूलन केले जाते, ज्यामुळे क्रिस्टलची गुणवत्ता आणि उत्पादन कार्यक्षमता सुधारते.
उच्च-गुणवत्तेच्या सिलिकॉन कार्बाइड एकल स्फटिकांचे निर्मिती तंत्रज्ञान हे सेमीकंडक्टर पदार्थ संशोधनातील सध्याच्या महत्त्वाच्या विषयांपैकी एक आहे. तंत्रज्ञानाच्या सततच्या प्रगतीमुळे, सिलिकॉन कार्बाइड स्फटिक वाढीचे तंत्रज्ञान सतत विकसित आणि सुधारित होत राहील, ज्यामुळे उच्च-तापमान, उच्च-वारंवारता, उच्च-शक्ती आणि इतर क्षेत्रांमध्ये सिलिकॉन कार्बाइडच्या वापरासाठी अधिक भक्कम पाया उपलब्ध होईल.
पोस्ट करण्याची वेळ: १० जुलै २०२५