సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటిక వృద్ధి కొలిమిలో సాంకేతిక ఇబ్బందులు ఏమిటి?

క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ అనేది ప్రధాన పరికరంసిలికాన్ కార్బైడ్స్ఫటిక వృద్ధి. ఇది సాంప్రదాయ స్ఫటికాకార సిలికాన్ గ్రేడ్ స్ఫటిక వృద్ధి కొలిమిని పోలి ఉంటుంది. కొలిమి నిర్మాణం అంత సంక్లిష్టంగా ఉండదు. ఇది ప్రధానంగా కొలిమి బాడీ, తాపన వ్యవస్థ, కాయిల్ ప్రసార యంత్రాంగం, వాక్యూమ్ సముపార్జన మరియు కొలత వ్యవస్థ, గ్యాస్ మార్గ వ్యవస్థ, శీతలీకరణ వ్యవస్థ, నియంత్రణ వ్యవస్థ మొదలైన వాటితో కూడి ఉంటుంది. ఉష్ణ క్షేత్రం మరియు ప్రక్రియ పరిస్థితులు కీలక సూచికలను నిర్ణయిస్తాయి.సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికంనాణ్యత, పరిమాణం, వాహకత్వం మొదలైనవి.

ఒక వైపు, పెరుగుదల సమయంలో ఉష్ణోగ్రతసిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికంఇది చాలా ఎక్కువగా ఉంది మరియు దీనిని పర్యవేక్షించడం సాధ్యం కాదు. అందువల్ల, ప్రధాన ఇబ్బంది ప్రక్రియలోనే ఉంది. ప్రధాన ఇబ్బందులు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

(1) ఉష్ణ క్షేత్ర నియంత్రణలో ఇబ్బంది:

మూసివున్న అధిక-ఉష్ణోగ్రత కుహరాన్ని పర్యవేక్షించడం కష్టం మరియు అనియంత్రితం. అధిక స్థాయి ఆటోమేషన్ మరియు గమనించదగిన, నియంత్రించదగిన స్ఫటిక వృద్ధి ప్రక్రియ కలిగిన సాంప్రదాయ సిలికాన్-ఆధారిత సొల్యూషన్ డైరెక్ట్-పుల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాలకు భిన్నంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాలు 2,000℃ కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఉన్న వాతావరణంలో ఒక మూసివున్న ప్రదేశంలో పెరుగుతాయి, మరియు ఉత్పత్తి సమయంలో వృద్ధి ఉష్ణోగ్రతను ఖచ్చితంగా నియంత్రించవలసి ఉంటుంది, ఇది ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణను కష్టతరం చేస్తుంది;

(2) స్ఫటికాకార నియంత్రణలో ఇబ్బంది:

పెరుగుదల ప్రక్రియలో మైక్రోపైప్‌లు, పాలిమార్ఫిక్ ఇన్‌క్లూజన్‌లు, డిస్‌లొకేషన్‌లు మరియు ఇతర లోపాలు సంభవించే అవకాశం ఉంది, మరియు అవి ఒకదానిపై ఒకటి ప్రభావం చూపుతూ, అభివృద్ధి చెందుతాయి. మైక్రోపైప్‌లు (MP) అనేవి కొన్ని మైక్రాన్‌ల నుండి పదుల మైక్రాన్‌ల పరిమాణంలో ఉండే త్రూ-టైప్ లోపాలు, ఇవి పరికరాలకు ప్రాణాంతక లోపాలు. సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్స్‌లో 200 కంటే ఎక్కువ విభిన్న క్రిస్టల్ రూపాలు ఉంటాయి, కానీ ఉత్పత్తికి అవసరమైన సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు కొన్ని క్రిస్టల్ నిర్మాణాలు (4H రకం) మాత్రమే. పెరుగుదల ప్రక్రియలో క్రిస్టల్ రూప పరివర్తన సులభంగా జరుగుతుంది, దీని ఫలితంగా పాలిమార్ఫిక్ ఇన్‌క్లూజన్ లోపాలు ఏర్పడతాయి. అందువల్ల, సిలికాన్-కార్బన్ నిష్పత్తి, పెరుగుదల ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత, క్రిస్టల్ పెరుగుదల రేటు మరియు గాలి ప్రవాహ పీడనం వంటి పారామితులను ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం అవసరం. అదనంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క ఉష్ణ క్షేత్రంలో ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత ఉంటుంది, ఇది క్రిస్టల్ పెరుగుదల ప్రక్రియలో సహజ అంతర్గత ఒత్తిడికి మరియు దాని ఫలితంగా ఏర్పడే డిస్‌లొకేషన్‌లకు (బేసల్ ప్లేన్ డిస్‌లొకేషన్ BPD, స్క్రూ డిస్‌లొకేషన్ TSD, ఎడ్జ్ డిస్‌లొకేషన్ TED) దారితీస్తుంది, తద్వారా తదుపరి ఎపిటాక్సీ మరియు పరికరాల నాణ్యత మరియు పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది.

(3) డోపింగ్ నియంత్రణ కష్టం:

దిశాత్మక డోపింగ్‌తో వాహక స్ఫటికాన్ని పొందడానికి బాహ్య మలినాల ప్రవేశాన్ని ఖచ్చితంగా నియంత్రించాలి;

(4) నెమ్మదైన వృద్ధి రేటు:

సిలికాన్ కార్బైడ్ పెరుగుదల రేటు చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది. సాంప్రదాయ సిలికాన్ పదార్థాలు ఒక స్ఫటికపు కడ్డీగా పెరగడానికి కేవలం 3 రోజులు పడితే, సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికపు కడ్డీలకు 7 రోజులు పడుతుంది. దీనివల్ల సహజంగానే సిలికాన్ కార్బైడ్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం తక్కువగా ఉండి, ఉత్పత్తి చాలా పరిమితంగా ఉంటుంది.

మరోవైపు, సిలికాన్ కార్బైడ్ ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ యొక్క పారామీటర్లు అత్యంత క్లిష్టమైనవి. వీటిలో పరికరాల గాలి చొరబడకపోవడం, రియాక్షన్ ఛాంబర్‌లో వాయు పీడనం యొక్క స్థిరత్వం, వాయువును ప్రవేశపెట్టే సమయం యొక్క కచ్చితమైన నియంత్రణ, వాయు నిష్పత్తి యొక్క ఖచ్చితత్వం మరియు డిపాజిషన్ ఉష్ణోగ్రత యొక్క కఠినమైన నిర్వహణ వంటివి ఉన్నాయి. ముఖ్యంగా, పరికరం యొక్క వోల్టేజ్ రెసిస్టెన్స్ స్థాయి మెరుగుపడటంతో, ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ యొక్క ప్రధాన పారామీటర్లను నియంత్రించడంలో ఉన్న కష్టాలు గణనీయంగా పెరిగాయి. అదనంగా, ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం పెరిగేకొద్దీ, మందాన్ని నిర్ధారిస్తూనే రెసిస్టివిటీ యొక్క ఏకరూపతను నియంత్రించడం మరియు లోపాల సాంద్రతను తగ్గించడం ఎలా అనేది మరో ప్రధాన సవాలుగా మారింది. విద్యుదీకరించబడిన నియంత్రణ వ్యవస్థలో, వివిధ పారామీటర్లను కచ్చితంగా మరియు స్థిరంగా నియంత్రించగలమని నిర్ధారించడానికి అధిక-ఖచ్చితత్వ సెన్సార్లు మరియు యాక్యుయేటర్లను ఏకీకృతం చేయడం అవసరం. అదే సమయంలో, నియంత్రణ అల్గారిథమ్ యొక్క ఆప్టిమైజేషన్ కూడా చాలా కీలకం. సిలికాన్ కార్బైడ్ ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ప్రక్రియలోని వివిధ మార్పులకు అనుగుణంగా ఫీడ్‌బ్యాక్ సిగ్నల్ ప్రకారం నియంత్రణ వ్యూహాన్ని నిజ సమయంలో సర్దుబాటు చేయగల సామర్థ్యం దీనికి ఉండాలి.

ప్రధాన ఇబ్బందులుసిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్తయారీ: