SiCLanguageयसमा ठूलो ब्यान्डग्याप, उच्च थर्मल चालकता, उच्च क्रिटिकल ब्रेकडाउन फिल्ड शक्ति, र उच्च इलेक्ट्रोन संतृप्ति बहाव दर जस्ता विशेषताहरू छन्। यसले उच्च तापक्रम, उच्च चाप, उच्च आवृत्ति, र उच्च शक्ति अवस्थाहरूमा अनुप्रयोग आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ। यसलाई नयाँ ऊर्जा सवारी साधन, फोटोभोल्टाइक्स, औद्योगिक नियन्त्रण, रेडियो फ्रिक्वेन्सी सञ्चार र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। सम्बन्धित उद्योगहरूको द्रुत विकाससँगै, सिलिकन कार्बाइडद्वारा प्रतिनिधित्व गरिएको तेस्रो-पुस्ताको अर्धचालक बजारले नयाँ अवसरहरू ल्याएको छ।
क्रिस्टल वृद्धि सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेट उत्पादनको मुख्य लिङ्क हो, र मुख्य उपकरण क्रिस्टल वृद्धि भट्टी हो। परम्परागत क्रिस्टलीय सिलिकन-ग्रेड क्रिस्टल वृद्धि भट्टीहरू जस्तै, भट्टी संरचना धेरै जटिल छैन। यो मुख्यतया भट्टी शरीर, ताप प्रणाली, कुण्डली प्रसारण संयन्त्र, भ्याकुम अधिग्रहण र मापन प्रणाली, ग्यास मार्ग प्रणाली, शीतलन प्रणाली, नियन्त्रण प्रणाली, आदि मिलेर बनेको छ। थर्मल क्षेत्र र प्रक्रिया अवस्थाहरूले सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल गुणस्तर, आकार, चालकता र अन्य प्रमुख सूचकहरूको प्रमुख सूचकहरू निर्धारण गर्दछ।
Ⅰ. सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल वृद्धि प्रविधिमा कठिनाइहरू
सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल वृद्धिको तापक्रम धेरै उच्च छ र निगरानी गर्न सकिँदैन, त्यसैले मुख्य कठिनाई प्रक्रियामा नै निहित छ:
(१)थर्मल क्षेत्र नियन्त्रण गर्न कठिनाई: बन्द उच्च-तापमान गुहाको अनुगमन गाह्रो र अनियन्त्रित छ। परम्परागत सिलिकन-आधारित समाधान-तानिएको क्रिस्टल वृद्धि उपकरणको विपरीत, जसमा उच्च स्तरको स्वचालन हुन्छ र क्रिस्टल वृद्धि प्रक्रिया अवलोकन, नियन्त्रण र समायोजन गर्न सकिन्छ, सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलहरू २,००० डिग्री सेल्सियस भन्दा माथिको उच्च-तापमान वातावरणमा बन्द ठाउँमा बढ्छन्, र उत्पादनको समयमा वृद्धि तापक्रमलाई सटीक रूपमा नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ, जसले तापक्रम नियन्त्रण गर्न गाह्रो बनाउँछ;
(२)क्रिस्टलको रूप नियन्त्रण गर्न कठिनाई: माइक्रोपाइप, बहुरूपी समावेश, विस्थापन र अन्य दोषहरू वृद्धि प्रक्रियाको क्रममा हुने सम्भावना हुन्छ, र तिनीहरूले एकअर्कालाई असर गर्छन् र विकसित हुन्छन्। माइक्रोपाइप (MP) धेरै माइक्रोनदेखि दशौं माइक्रोनसम्मको आकार भएका थ्रु-टाइप दोषहरू हुन्, जुन उपकरणहरूको घातक दोषहरू हुन्। सिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टलहरूमा २०० भन्दा बढी विभिन्न क्रिस्टल रूपहरू समावेश छन्, तर केही क्रिस्टल संरचनाहरू मात्र (४H प्रकार) उत्पादनको लागि आवश्यक अर्धचालक सामग्रीहरू हुन्। क्रिस्टल रूपान्तरण वृद्धि प्रक्रियाको क्रममा हुने सम्भावना हुन्छ, जसले गर्दा बहुरूपी समावेशीकरण दोषहरू हुन्छन्। त्यसकारण, सिलिकन-कार्बन अनुपात, वृद्धि तापमान ढाँचा, क्रिस्टल वृद्धि दर, र ग्यास प्रवाह दबाब जस्ता प्यारामिटरहरूलाई सही रूपमा नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ।
यसको अतिरिक्त, सिलिकन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल वृद्धिको थर्मल क्षेत्रमा तापक्रम ढाँचा हुन्छ, जसले क्रिस्टल वृद्धि प्रक्रियाको क्रममा नेटिभ आन्तरिक तनाव र परिणामस्वरूप विस्थापन (बेसल प्लेन विस्थापन BPD, स्क्रू विस्थापन TSD, किनारा विस्थापन TED) निम्त्याउँछ, जसले गर्दा गुणस्तर र प्रदर्शनलाई असर गर्छ।
(३)डोपिङ नियन्त्रणमा कठिनाइ: दिशात्मक डोपिङको साथ प्रवाहकीय क्रिस्टल प्राप्त गर्न बाह्य अशुद्धताको परिचयलाई कडाइका साथ नियन्त्रण गर्नुपर्छ;
(४)सुस्त वृद्धि दर: सिलिकन कार्बाइडको वृद्धि दर धेरै ढिलो छ। परम्परागतसिलिकन सामग्रीहरूक्रिस्टल रड बन्न केवल ३ दिन लाग्छ, जबकि सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल रडलाई ७ दिन लाग्छ। यसले सिलिकन कार्बाइडको उत्पादन क्षमता स्वाभाविक रूपमा कम हुन्छ र उत्पादन धेरै सीमित हुन्छ।
अर्कोतर्फ, सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सियल वृद्धिका प्यारामिटरहरू अत्यन्तै माग गर्ने खालका छन्, जसमा उपकरणको वायुरोधकता, प्रतिक्रिया कक्षमा ग्यासको चापको स्थिरता, ग्यास परिचय समयको सटीक नियन्त्रण, ग्यास अनुपातको शुद्धता, र निक्षेपण तापक्रमको कडा व्यवस्थापन समावेश छ। विशेष गरी, उपकरणको प्रतिरोधी भोल्टेज स्तरमा सुधारसँगै, एपिटेक्सियल वेफरको कोर प्यारामिटरहरू नियन्त्रण गर्ने कठिनाई उल्लेखनीय रूपमा बढेको छ।
थप रूपमा, एपिटेक्सियल तहको मोटाईमा वृद्धिसँगै, प्रतिरोधात्मकताको एकरूपता कसरी नियन्त्रण गर्ने र मोटाई सुनिश्चित गर्दै दोष घनत्व कसरी कम गर्ने भन्ने कुरा अर्को प्रमुख चुनौती बनेको छ। विद्युतीकृत नियन्त्रण प्रणालीमा, विभिन्न प्यारामिटरहरू सही र स्थिर रूपमा नियमन गर्न सकिन्छ भनेर सुनिश्चित गर्न उच्च-परिशुद्धता सेन्सरहरू र एक्चुएटरहरू एकीकृत गर्न आवश्यक छ। एकै समयमा, नियन्त्रण एल्गोरिथ्मको अनुकूलन पनि महत्त्वपूर्ण छ। यसले विभिन्न परिवर्तनहरूमा अनुकूलन गर्न प्रतिक्रिया संकेत अनुसार वास्तविक समयमा नियन्त्रण रणनीति समायोजन गर्न सक्षम हुनु आवश्यक छ।सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सियल वृद्धिप्रक्रिया।
Ⅱ. सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेटको निर्माणमा मुख्य कठिनाइहरू:
१. वृद्धिको तापक्रम २००० डिग्री सेल्सियसभन्दा माथि छ, जुन सिलिकनको भन्दा दोब्बर बढी छ।
२. क्रिस्टल वृद्धि अवधिमा क्रिस्टल रडको मोटाई सानो हुन्छ, र २ सेमी सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल रड ७ दिनमा बढ्छ।
३. क्रिस्टल प्रकारको आवश्यकताहरू उच्च छन्, र क्रिस्टल संरचना भएका केही एकल-क्रिस्टल सिलिकन कार्बाइड मात्र छन्।
४. काट्ने थोपा उच्च छ, र सिलिकन कार्बाइडमा अत्यन्तै उच्च कठोरता छ।
संक्षेपमा, महँगो समय लागत र जटिल प्रशोधन प्रविधिले सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेटहरूको उच्च लागत निर्धारण गर्दछ, जसले सिलिकन कार्बाइडको प्रयोगलाई सीमित गर्दछ।
III. क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसहरूको वर्गीकरण
विभिन्न ताप विधिहरू अनुसार, क्रिस्टल वृद्धि भट्टीहरूलाई प्रेरण प्रकार र प्रतिरोध प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ। हाल, बजारमा रहेका अधिकांश उपकरणहरू प्रेरण प्रकारका छन्, जसमा कम लागत, सरल संरचना, सुविधाजनक मर्मतसम्भार र उच्च थर्मल दक्षताका फाइदाहरू छन्। यद्यपि, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण प्रभावको कारण, प्रेरण तताउने अक्षीय तापक्रम र रेडियल तापक्रम जोडिएका छन्, र क्रिस्टल वृद्धि गति र क्रिस्टल वृद्धि गुणस्तर दुवैलाई ध्यानमा राख्न असम्भव छ।
प्रतिरोधात्मक थर्मल फिल्ड ग्रोथ प्लेटफर्मले क्रमशः अक्षीय तापक्रम र रेडियल तापक्रमलाई सही रूपमा नियन्त्रण गर्न सक्छ, जुन ठूला आकारका क्रिस्टलहरूको वृद्धिको लागि अनुकूल छ र क्रिस्टल वृद्धि दरमा सुधार गर्दछ। यो भविष्यको उच्च-गुणस्तरको ८-इन्च सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल वृद्धिको लागि समाधानहरू मध्ये एक हो।
प्रेरण विधि र प्रतिरोध विधि बीचको तुलना:
| प्रेरण विधि | प्रतिरोध विधि | |
| काम गर्ने सिद्धान्त | इन्डक्सन तताउने एउटा ताप उपचार विधि हो जसले विद्युतीय प्रवाहको चुम्बकीय प्रभाव प्रयोग गरेर वर्कपीसको सतह तहमा प्रेरित प्रवाहको अपेक्षाकृत उच्च घनत्व सिर्जना गर्छ, यसलाई तुरुन्तै अस्टिनाइट अवस्थामा तताउँछ, र त्यसपछि मार्टेन्सिटिक संरचना प्राप्त गर्न यसलाई द्रुत रूपमा चिसो बनाउँछ। | प्रतिरोध तापले कन्डक्टरबाट गुज्रने धाराबाट उत्पन्न हुने जुल तापलाई ताप स्रोतको रूपमा प्रयोग गर्दछ। यसलाई दुई वर्गमा विभाजन गर्न सकिन्छ: अप्रत्यक्ष प्रतिरोध ताप (विद्युतीय ताप तत्व वा प्रवाहकीय माध्यम) र प्रत्यक्ष प्रतिरोध ताप। |
| तापक्रम नियन्त्रण | इन्डक्सन विधिले क्रुसिबल बाहिर इन्डक्सन कोइल मार्फत आन्तरिक चुम्बकीय क्षेत्रलाई तताउँछ। तताउने गति छिटो छ, तर इन्डक्सन कोइल र क्रुसिबल बीचको दूरी धेरै छ, विकिरण क्षेत्र फैलिएको छ, र क्रुसिबल सतहको तेर्सो दिशामा ताप उत्पादनलाई सही रूपमा नियन्त्रण गर्न गाह्रो छ। | प्रतिरोध विधिले छुट्टै हीटर सेट गर्छ, जुन क्रुसिबलको नजिक हुन्छ। हीटर समायोजन गरेर, क्रुसिबल सतहको तापक्रम अझ सही रूपमा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। |
| ठूलो आकारको क्रिस्टल वृद्धि | इन्डक्सन विधि थर्मल फिल्ड संरचनामा धेरै तताउने कुण्डलहरू थप्दा, चुम्बकीय क्षेत्रहरू एकअर्कासँग क्रस-हस्तक्षेप गर्न सक्छन्, जसले गर्दा चुम्बकीय क्षेत्र र ताप डिजाइन उद्देश्य अनुसार सजिलै वितरण हुँदैन, जसले गर्दा ताप प्रभाव र क्रिस्टल वृद्धिलाई असर गर्छ। | प्रतिरोधात्मक तताउने क्रिस्टल वृद्धि उपकरणहरूको लागि बहु-चरण स्वतन्त्र नियन्त्रण तताउने प्रणाली डिजाइन गर्न सजिलो छ, र उपकरणको रेडियल ग्रेडियन्ट आफैंमा सानो छ, जसले ठूलो आकारको क्रिस्टल वृद्धिको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ। |
| क्रिस्टल वृद्धि चक्र | इन्डक्सन विधिमा क्रिस्टल वृद्धि हुन लगभग १० दिन लाग्छ, एनिलिङ गर्न १०-१५ दिन लाग्छ, र समग्र वृद्धि चक्र २०-२५ दिनको हुन्छ। | क्रिस्टल वृद्धि चक्र लगभग ५-७ दिनको हुन्छ, र यसलाई स्वचालित रूपमा एनिल गर्न सकिन्छ, र पावर फेल भएपछि तापक्रम बिस्तारै घट्छ। |
| ऊर्जा खपत | प्रतिरोध विधिको ऊर्जा खपत प्रेरण विधिको तुलनामा २-३ गुणा बढी हुन्छ। | |
| उपज स्तर | प्रतिरोध विधि क्रिस्टल वृद्धि भट्टीद्वारा उब्जाइएको क्रिस्टलको उत्पादन इन्डक्सन विधि क्रिस्टल वृद्धि भट्टीको तुलनामा धेरै सुधार भएको छ। | |
पोस्ट समय: जुन-२४-२०२५