SiCఇది పెద్ద బ్యాండ్గ్యాప్, అధిక ఉష్ణ వాహకత, అధిక క్రిటికల్ బ్రేక్డౌన్ ఫీల్డ్ స్ట్రెంత్ మరియు అధిక ఎలక్ట్రాన్ శాచురేషన్ డ్రిఫ్ట్ రేట్ వంటి లక్షణాలను కలిగి ఉంది. ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రత, అధిక పీడనం, అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు అధిక పవర్ పరిస్థితులలో అప్లికేషన్ అవసరాలను తీర్చగలదు. దీనిని నూతన శక్తి వాహనాలు, ఫోటోవోల్టాయిక్స్, పారిశ్రామిక నియంత్రణ, రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ కమ్యూనికేషన్స్ మరియు ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించవచ్చు. సంబంధిత పరిశ్రమల వేగవంతమైన అభివృద్ధితో, సిలికాన్ కార్బైడ్ ప్రాతినిధ్యం వహిస్తున్న మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ మార్కెట్ కొత్త అవకాశాలను తెచ్చిపెట్టింది.
సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్స్ట్రేట్ ఉత్పత్తిలో స్ఫటిక వృద్ధి అనేది కీలకమైన అంశం, మరియు దీనిలోని ప్రధాన పరికరం స్ఫటిక వృద్ధి కొలిమి. సాంప్రదాయ స్ఫటికాకార సిలికాన్-గ్రేడ్ స్ఫటిక వృద్ధి కొలిమిల మాదిరిగానే, ఈ కొలిమి నిర్మాణం కూడా అంత సంక్లిష్టంగా ఉండదు. ఇది ప్రధానంగా కొలిమి బాడీ, తాపన వ్యవస్థ, కాయిల్ ప్రసార యంత్రాంగం, వాక్యూమ్ సేకరణ మరియు కొలత వ్యవస్థ, గ్యాస్ మార్గ వ్యవస్థ, శీతలీకరణ వ్యవస్థ, నియంత్రణ వ్యవస్థ మొదలైన వాటితో కూడి ఉంటుంది. ఉష్ణ క్షేత్రం మరియు ప్రక్రియ పరిస్థితులు సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికం యొక్క నాణ్యత, పరిమాణం, వాహకత్వం మరియు ఇతర కీలక సూచికలను నిర్ధారిస్తాయి.
Ⅰ. సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటిక వృద్ధి సాంకేతికతలో ఇబ్బందులు
సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటిక వృద్ధి యొక్క ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు దానిని పర్యవేక్షించడం సాధ్యం కాదు, కాబట్టి ప్రధాన ఇబ్బంది ఆ ప్రక్రియలోనే ఉంది:
(1)ఉష్ణ క్షేత్రాన్ని నియంత్రించడంలో ఇబ్బందిమూసివున్న అధిక-ఉష్ణోగ్రత కుహరాన్ని పర్యవేక్షించడం కష్టం మరియు అనియంత్రితమైనది. అధిక స్థాయి ఆటోమేషన్ కలిగి ఉండి, స్ఫటిక వృద్ధి ప్రక్రియను గమనించడానికి, నియంత్రించడానికి మరియు సర్దుబాటు చేయడానికి వీలయ్యే సాంప్రదాయ సిలికాన్-ఆధారిత సొల్యూషన్-పుల్డ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాల వలె కాకుండా, సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాలు 2,000°C కంటే ఎక్కువ అధిక-ఉష్ణోగ్రత వాతావరణంలో ఒక మూసివున్న ప్రదేశంలో పెరుగుతాయి, మరియు ఉత్పత్తి సమయంలో వృద్ధి ఉష్ణోగ్రతను ఖచ్చితంగా నియంత్రించవలసి ఉంటుంది, ఇది ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణను కష్టతరం చేస్తుంది;
(2)స్ఫటికాకారాన్ని నియంత్రించడంలో 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 కొన్ని క్రిస్టల్ నిర్మాణాలు మాత్రమే (4H రకంఉత్పత్తికి అవసరమైన సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు ఇవి. పెరుగుదల ప్రక్రియలో స్ఫటికాకార పరివర్తన సంభవించే అవకాశం ఉంది, దీని ఫలితంగా బహురూప అంతర్వేశన లోపాలు ఏర్పడతాయి. అందువల్ల, సిలికాన్-కార్బన్ నిష్పత్తి, పెరుగుదల ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత, స్ఫటిక పెరుగుదల రేటు మరియు వాయు ప్రవాహ పీడనం వంటి పారామితులను ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం అవసరం.
దీనికి అదనంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క ఉష్ణ క్షేత్రంలో ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత ఉంటుంది, ఇది క్రిస్టల్ పెరుగుదల ప్రక్రియలో సహజ అంతర్గత ఒత్తిడికి మరియు దాని ఫలితంగా ఏర్పడే డిస్లోకేషన్లకు (బేసల్ ప్లేన్ డిస్లోకేషన్ BPD, స్క్రూ డిస్లోకేషన్ TSD, ఎడ్జ్ డిస్లోకేషన్ TED) దారితీస్తుంది, తద్వారా తదుపరి ఎపిటాక్సీ మరియు పరికరాల నాణ్యత మరియు పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది.
(3)కష్టతరమైన డోపింగ్ నియంత్రణదిశాత్మక డోపింగ్తో కూడిన వాహక స్ఫటికాన్ని పొందడానికి బాహ్య మలినాల ప్రవేశాన్ని ఖచ్చితంగా నియంత్రించాలి;
(4)నెమ్మదిగా వృద్ధి రేటుసిలికాన్ కార్బైడ్ పెరుగుదల రేటు చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది. సాంప్రదాయసిలికాన్ పదార్థాలుఒక క్రిస్టల్ రాడ్గా పెరగడానికి కేవలం 3 రోజులు పడుతుంది, అయితే సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ రాడ్లకు 7 రోజులు పడుతుంది. దీనివల్ల సహజంగానే సిలికాన్ కార్బైడ్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం తక్కువగా ఉండి, అవుట్పుట్ చాలా పరిమితంగా ఉంటుంది.
మరోవైపు, సిలికాన్ కార్బైడ్ ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ యొక్క పారామీటర్లు అత్యంత క్లిష్టమైనవి. వీటిలో పరికరాల గాలి చొరబడకపోవడం, రియాక్షన్ ఛాంబర్లో వాయు పీడనం యొక్క స్థిరత్వం, వాయువును ప్రవేశపెట్టే సమయాన్ని ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం, వాయు నిష్పత్తిలో కచ్చితత్వం మరియు డిపాజిషన్ ఉష్ణోగ్రతను కఠినంగా నిర్వహించడం వంటివి ఉన్నాయి. ముఖ్యంగా, పరికరం యొక్క తట్టుకునే వోల్టేజ్ స్థాయి మెరుగుపడటంతో, ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ యొక్క ప్రధాన పారామీటర్లను నియంత్రించడంలో ఉన్న కష్టం గణనీయంగా పెరిగింది.
దీనికి అదనంగా, ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం పెరగడంతో, మందాన్ని నిర్ధారిస్తూనే నిరోధకత యొక్క ఏకరూపతను నియంత్రించడం మరియు లోపాల సాంద్రతను తగ్గించడం ఎలా అనేది మరో ప్రధాన సవాలుగా మారింది. విద్యుదీకరించబడిన నియంత్రణ వ్యవస్థలో, వివిధ పారామితులను ఖచ్చితంగా మరియు స్థిరంగా నియంత్రించగలమని నిర్ధారించడానికి అధిక-ఖచ్చితత్వ సెన్సార్లు మరియు యాక్యుయేటర్లను ఏకీకృతం చేయడం అవసరం. అదే సమయంలో, నియంత్రణ అల్గోరిథం యొక్క ఆప్టిమైజేషన్ కూడా చాలా కీలకం. ఇది ఫీడ్బ్యాక్ సిగ్నల్ ప్రకారం నిజ సమయంలో నియంత్రణ వ్యూహాన్ని సర్దుబాటు చేయగలగాలి, తద్వారా వివిధ మార్పులకు అనుగుణంగా మారగలదు.సిలికాన్ కార్బైడ్ ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలప్రక్రియ.
Ⅱ. సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్స్ట్రేట్ల తయారీలో ప్రధాన ఇబ్బందులు:
1. పెరుగుదల ఉష్ణోగ్రత 2000℃ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది సిలికాన్ కంటే రెండింతలు ఎక్కువ.
2. స్ఫటిక వృద్ధి కాలంలో స్ఫటిక కడ్డీ మందం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు 7 రోజుల్లో 2 సెం.మీ. సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటిక కడ్డీ పెరుగుతుంది.
3. స్ఫటిక రకం అవసరాలు ఎక్కువగా ఉన్నాయి మరియు స్ఫటిక నిర్మాణాలతో కూడిన సింగిల్-క్రిస్టల్ సిలికాన్ కార్బైడ్లు కొన్ని మాత్రమే ఉన్నాయి.
4. కోత అరుగుదల ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ అత్యంత అధిక కాఠిన్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
సంక్షిప్తంగా, అధిక సమయం మరియు సంక్లిష్టమైన ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీ కారణంగా సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్స్ట్రేట్ల ధర ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది సిలికాన్ కార్బైడ్ వినియోగాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.
III. స్ఫటిక వృద్ధి కొలిమిల వర్గీకరణ
వివిధ తాపన పద్ధతుల ప్రకారం, స్ఫటిక వృద్ధి కొలిమిలను ఇండక్షన్ రకం మరియు రెసిస్టెన్స్ రకంగా విభజించవచ్చు. ప్రస్తుతం, మార్కెట్లోని చాలా పరికరాలు ఇండక్షన్ రకానికి చెందినవి, ఇవి తక్కువ ఖర్చు, సరళమైన నిర్మాణం, సౌకర్యవంతమైన నిర్వహణ మరియు అధిక ఉష్ణ సామర్థ్యం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి. అయితే, విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ ప్రభావం కారణంగా, ఇండక్షన్ తాపనంలో అక్షసంబంధ ఉష్ణోగ్రత మరియు వ్యాసార్థసంబంధ ఉష్ణోగ్రత ముడిపడి ఉంటాయి, మరియు స్ఫటిక వృద్ధి వేగం మరియు స్ఫటిక వృద్ధి నాణ్యత రెండింటినీ పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అసాధ్యం.
నిరోధక ఉష్ణ క్షేత్ర వృద్ధి వేదిక అక్షసంబంధ ఉష్ణోగ్రత మరియు వ్యాసార్థసంబంధ ఉష్ణోగ్రతలను ఖచ్చితంగా నియంత్రించగలదు, ఇది పెద్ద పరిమాణ స్ఫటికాల వృద్ధికి అనుకూలంగా ఉండి, స్ఫటిక వృద్ధి రేటును మెరుగుపరుస్తుంది. భవిష్యత్తులో అధిక నాణ్యత గల 8-అంగుళాల సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటిక వృద్ధికి ఇది ఒక పరిష్కారం.
ప్రేరణ పద్ధతి మరియు నిరోధక పద్ధతి మధ్య పోలిక:
| ప్రేరక పద్ధతి | నిరోధక పద్ధతి | |
| పనిచేసే సూత్రం | ఇండక్షన్ హీటింగ్ అనేది ఒక ఉష్ణ చికిత్సా పద్ధతి. దీనిలో విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క అయస్కాంత ప్రభావాన్ని ఉపయోగించి, పనిముక్క యొక్క ఉపరితల పొరపై సాపేక్షంగా అధిక సాంద్రత గల ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టించి, దానిని త్వరగా ఆస్టెనైట్ స్థితికి వేడి చేసి, ఆపై వేగంగా చల్లబరచడం ద్వారా మార్టెన్సైటిక్ నిర్మాణాన్ని పొందుతారు. | నిరోధక తాపనం, వాహకం గుండా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే జౌల్ ఉష్ణాన్ని ఉష్ణ వనరుగా ఉపయోగిస్తుంది. దీనిని రెండు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: పరోక్ష నిరోధక తాపనం (విద్యుత్ తాపన మూలకం లేదా వాహక మాధ్యమం) మరియు ప్రత్యక్ష నిరోధక తాపనం. |
| ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ | ప్రేరణ పద్ధతిలో, మూస వెలుపల ఉన్న ప్రేరణ కాయిల్ ద్వారా అంతర్గత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉపయోగించి వేడి చేస్తారు. వేడి చేసే వేగం ఎక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, ప్రేరణ కాయిల్ మరియు మూస మధ్య దూరం ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల, ఉష్ణ వికిరణ ప్రాంతం విస్తరించి ఉంటుంది, మరియు క్షితిజ సమాంతర దిశలో మూస ఉపరితలంపై ఉష్ణోత్పత్తిని కచ్చితంగా నియంత్రించడం కష్టమవుతుంది. | నిరోధక పద్ధతిలో, మూసకు దగ్గరగా ఒక ప్రత్యేక హీటర్ను ఏర్పాటు చేస్తారు. హీటర్ను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, మూస ఉపరితలం యొక్క ఉష్ణోగ్రతను మరింత ఖచ్చితంగా నియంత్రించవచ్చు. |
| పెద్ద పరిమాణంలో స్ఫటిక పెరుగుదల | ఇండక్షన్ పద్ధతి ఉష్ణ క్షేత్ర నిర్మాణానికి బహుళ తాపన కాయిల్స్ను జోడించినప్పుడు, అయస్కాంత క్షేత్రాలు ఒకదానికొకటి పరస్పరం జోక్యం చేసుకోవచ్చు. దీని ఫలితంగా, రూపకల్పన ఉద్దేశ్యం ప్రకారం అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు ఉష్ణం సులభంగా పంపిణీ చేయబడవు, ఇది తాపన ప్రభావాన్ని మరియు స్ఫటిక పెరుగుదలను ప్రభావితం చేస్తుంది. | రెసిస్టెన్స్ హీటింగ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాల కోసం బహుళ-దశల స్వతంత్ర నియంత్రణ తాపన వ్యవస్థను రూపొందించడం సులభం, మరియు పరికరం యొక్క రేడియల్ గ్రేడియంట్ కూడా తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది పెద్ద-పరిమాణ క్రిస్టల్ పెరుగుదల అవసరాలను తీర్చగలదు. |
| స్ఫటిక వృద్ధి చక్రం | ఇండక్షన్ పద్ధతిలో స్ఫటిక వృద్ధికి సుమారు 10 రోజులు, అనీలింగ్కు 10-15 రోజులు పడుతుంది మరియు మొత్తం వృద్ధి చక్రం 20-25 రోజులు ఉంటుంది. | స్ఫటిక వృద్ధి చక్రం సుమారు 5-7 రోజులు ఉంటుంది, మరియు దీనిని స్వయంచాలకంగా అనీల్ చేయవచ్చు, అలాగే విద్యుత్ సరఫరా నిలిచిపోయిన తర్వాత ఉష్ణోగ్రత నెమ్మదిగా తగ్గుతుంది. |
| శక్తి వినియోగం | నిరోధక పద్ధతిలో శక్తి వినియోగం ప్రేరణ పద్ధతి కంటే 2-3 రెట్లు ఎక్కువగా ఉంటుంది. | |
| దిగుబడి స్థాయి | ఇండక్షన్ పద్ధతి క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్తో పోలిస్తే రెసిస్టెన్స్ పద్ధతి క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ ద్వారా పెంచిన స్ఫటికాల దిగుబడి గణనీయంగా మెరుగుపడుతుంది. | |
పోస్ట్ చేసిన సమయం: జూన్-24-2025