سلکان کاربائیڈ (SiC) کرسٹل گروتھ فرنس کیا ہے؟

SiCاس میں بڑے بینڈ گیپ، ہائی تھرمل چالکتا، ہائی کریٹیکل بریک ڈاؤن فیلڈ کی طاقت، اور ہائی الیکٹران سیچوریشن ڈرفٹ ریٹ کی خصوصیات ہیں۔ یہ اعلی درجہ حرارت، اعلی دباؤ، اعلی تعدد، اور اعلی طاقت کے حالات کے تحت درخواست کی ضروریات کو پورا کر سکتا ہے. یہ نئی توانائی کی گاڑیوں، فوٹوولٹکس، صنعتی کنٹرول، ریڈیو فریکوئنسی مواصلات اور دیگر شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ متعلقہ صنعتوں کی تیز رفتار ترقی کے ساتھ، تیسری نسل کی سیمی کنڈکٹر مارکیٹ جس کی نمائندگی سلکان کاربائیڈ کرتی ہے، نے نئے مواقع کا آغاز کیا ہے۔

کرسٹل کی ترقی سلکان کاربائیڈ سبسٹریٹ کی پیداوار کا بنیادی لنک ہے، اور بنیادی سامان کرسٹل کی ترقی کی بھٹی ہے۔ روایتی کرسٹل لائن سلکان گریڈ کرسٹل گروتھ فرنس کی طرح، بھٹی کا ڈھانچہ زیادہ پیچیدہ نہیں ہے۔ یہ بنیادی طور پر فرنس باڈی، ہیٹنگ سسٹم، کوائل ٹرانسمیشن میکانزم، ویکیوم ایکوزیشن اور پیمائش کے نظام، گیس پاتھ سسٹم، کولنگ سسٹم، کنٹرول سسٹم وغیرہ پر مشتمل ہے۔ تھرمل فیلڈ اور عمل کے حالات سلکان کاربائیڈ کرسٹل کے معیار، سائز، چالکتا اور دیگر اہم اشاریوں کا تعین کرتے ہیں۔

Ⅰ سلکان کاربائیڈ کرسٹل گروتھ ٹیکنالوجی میں مشکلات

سلکان کاربائیڈ کرسٹل کی نمو کا درجہ حرارت بہت زیادہ ہے اور اس کی نگرانی نہیں کی جا سکتی، اس لیے اصل مشکل اس عمل میں ہی ہے:

(1)تھرمل فیلڈ کو کنٹرول کرنے میں دشواری: بند ہائی ٹمپریچر گہا کی نگرانی مشکل اور بے قابو ہے۔ روایتی سلکان پر مبنی سلوشن سے کھینچے جانے والے کرسٹل نمو کے آلات کے برعکس، جس میں اعلیٰ درجے کی آٹومیشن ہوتی ہے اور کرسٹل کی نمو کے عمل کو دیکھا، کنٹرول اور ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے، سلکان کاربائیڈ کرسٹل 2,000 ڈگری سینٹی گریڈ سے زیادہ درجہ حرارت والے ماحول میں بند جگہ میں اگتے ہیں، اور نمو کے درجہ حرارت کو درست طریقے سے کنٹرول کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے پیداوار کے دوران درجہ حرارت کو کنٹرول کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔

(2)کرسٹل فارم کو کنٹرول کرنے میں دشواری: مائیکرو پائپس، پولیمورفک انکلوزیشن، ڈس لوکیشنز اور دیگر نقائص ترقی کے عمل کے دوران رونما ہوتے ہیں، اور یہ ایک دوسرے کو متاثر کرتے اور تیار کرتے ہیں۔ Micropipes (MP) کئی مائیکرون سے دسیوں مائیکرون کے سائز کے تھرو ٹائپ نقائص ہیں، جو آلات کے قاتل نقائص ہیں۔ سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل میں 200 سے زیادہ مختلف کرسٹل شکلیں شامل ہیں، لیکن صرف چند کرسٹل ڈھانچے (4H قسم) پیداوار کے لیے درکار سیمی کنڈکٹر مواد ہیں۔ کرسٹل فارم کی تبدیلی ترقی کے عمل کے دوران واقع ہونے کا خطرہ ہے، جس کے نتیجے میں پولیمورفک شمولیت کے نقائص ہوتے ہیں۔ لہذا، یہ ضروری ہے کہ پیرامیٹرز کو درست طریقے سے کنٹرول کیا جائے جیسے کہ سلکان-کاربن کا تناسب، ترقی کے درجہ حرارت کا میلان، کرسٹل کی ترقی کی شرح، اور گیس کے بہاؤ کے دباؤ کو۔

اس کے علاوہ، سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل کی نمو کے تھرمل فیلڈ میں درجہ حرارت کا میلان ہوتا ہے، جو کرسٹل کی نمو کے عمل کے دوران مقامی اندرونی دباؤ اور اس کے نتیجے میں ہونے والی ڈس لوکیشن (بیسل پلین ڈس لوکیشن بی پی ڈی، اسکرو ڈس لوکیشن ٹی ایس ڈی، ایج ڈس لوکیشن ٹی ای ڈی) کا باعث بنتا ہے، جس سے اس کے بعد کے آلات کے معیار اور کارکردگی متاثر ہوتی ہے۔

(3)مشکل ڈوپنگ کنٹرول: دشاتمک ڈوپنگ کے ساتھ کنڈکٹیو کرسٹل حاصل کرنے کے لیے بیرونی نجاستوں کے تعارف کو سختی سے کنٹرول کیا جانا چاہیے۔

(4)سست شرح نمو: سلکان کاربائیڈ کی ترقی کی شرح بہت سست ہے۔ روایتیسلکان موادکرسٹل راڈ میں بڑھنے کے لیے صرف 3 دن درکار ہوتے ہیں، جبکہ سلکان کاربائیڈ کرسٹل راڈ کو 7 دن درکار ہوتے ہیں۔ اس سے سلکان کاربائیڈ کی قدرتی طور پر کم پیداواری کارکردگی اور بہت محدود پیداوار ہوتی ہے۔

دوسری طرف، سلیکون کاربائیڈ اپیٹیکسیل گروتھ کے پیرامیٹرز انتہائی ضروری ہیں، بشمول آلات کی ہوا کی تنگی، رد عمل کے چیمبر میں گیس کے دباؤ کا استحکام، گیس کے داخل ہونے کے وقت کا درست کنٹرول، گیس کے تناسب کی درستگی، اور جمع درجہ حرارت کا سخت انتظام۔ خاص طور پر، ڈیوائس کے اسٹینڈ وولٹیج کی سطح میں بہتری کے ساتھ، ایپیٹیکسیل ویفر کے بنیادی پیرامیٹرز کو کنٹرول کرنے میں دشواری نمایاں طور پر بڑھ گئی ہے۔

اس کے علاوہ، epitaxial تہہ کی موٹائی میں اضافے کے ساتھ، مزاحمت کی یکسانیت کو کیسے کنٹرول کیا جائے اور موٹائی کو یقینی بناتے ہوئے عیب کی کثافت کو کیسے کم کیا جائے، یہ ایک اور بڑا چیلنج بن گیا ہے۔ برقی کنٹرول کے نظام میں، یہ یقینی بنانے کے لیے کہ مختلف پیرامیٹرز کو درست اور مستحکم طریقے سے منظم کیا جا سکتا ہے، اعلیٰ درستگی کے سینسر اور ایکچیوٹرز کو مربوط کرنا ضروری ہے۔ ایک ہی وقت میں، کنٹرول الگورتھم کی اصلاح بھی اہم ہے۔ اسے فیڈ بیک سگنل کے مطابق ریئل ٹائم میں کنٹرول کی حکمت عملی کو ایڈجسٹ کرنے کے قابل ہونے کی ضرورت ہےسلکان کاربائڈ اپیٹیکسیل ترقیعمل

Ⅱ سلکان کاربائیڈ سبسٹریٹس کی تیاری میں اہم مشکلات:

1. نمو کا درجہ حرارت 2000 ℃ سے اوپر ہے، جو کہ سلکان کے درجہ حرارت سے دوگنا زیادہ ہے۔

2. کرسٹل کی نمو کے دوران کرسٹل راڈ کی موٹائی چھوٹی ہوتی ہے، اور ایک 2cm سلکان کاربائیڈ کرسٹل راڈ 7 دنوں میں بڑھتا ہے۔

3. کرسٹل قسم کی ضروریات زیادہ ہیں، اور کرسٹل ڈھانچے کے ساتھ صرف چند سنگل کرسٹل سلکان کاربائیڈ ہیں۔

4. کاٹنا لباس زیادہ ہے، اور سلکان کاربائیڈ میں انتہائی سختی ہے۔

خلاصہ یہ کہ مہنگی وقت کی لاگت اور پیچیدہ پروسیسنگ ٹیکنالوجی سلکان کاربائیڈ سبسٹریٹس کی اعلی قیمت کا تعین کرتی ہے، جو سلکان کاربائیڈ کے استعمال کو محدود کرتی ہے۔

III کرسٹل نمو والی بھٹیوں کی درجہ بندی

مختلف حرارتی طریقوں کے مطابق، کرسٹل نمو والی بھٹیوں کو انڈکشن کی قسم اور مزاحمت کی قسم میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ اس وقت مارکیٹ میں زیادہ تر آلات انڈکشن قسم کے ہیں، جن میں کم قیمت، سادہ ساخت، آسان دیکھ بھال اور اعلی تھرمل کارکردگی کے فوائد ہیں۔ تاہم، برقی مقناطیسی انڈکشن اثر کی وجہ سے، محوری درجہ حرارت اور انڈکشن ہیٹنگ کے ریڈیل درجہ حرارت کو جوڑا جاتا ہے، اور کرسٹل کی ترقی کی رفتار اور کرسٹل کی ترقی کے معیار دونوں کو مدنظر رکھنا ناممکن ہے۔

مزاحمتی تھرمل فیلڈ گروتھ پلیٹ فارم بالترتیب محوری درجہ حرارت اور ریڈیل درجہ حرارت کو درست طریقے سے کنٹرول کر سکتا ہے، جو بڑے سائز کے کرسٹل کی نشوونما کے لیے سازگار ہے اور کرسٹل کی ترقی کی شرح کو بہتر بناتا ہے۔ یہ مستقبل کے اعلیٰ معیار کے 8 انچ سلکان کاربائیڈ کرسٹل کی ترقی کے حل میں سے ایک ہے۔

انڈکشن طریقہ اور مزاحمتی طریقہ کے درمیان موازنہ: