అధిక నాణ్యత గల క్రిస్టల్ పెరుగుదలను ఎలా సాధించాలి? - sic క్రిస్టల్ గ్రోత్ కొలిమి

1. సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ కొలిమి యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం ఏమిటి?

సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ కొలిమి యొక్క పని సూత్రం భౌతిక సబ్లిమేషన్ (పివిటి). పివిటి పద్ధతి అధిక-స్వచ్ఛత సిక్ సింగిల్ స్ఫటికాలను పెంచడానికి అత్యంత సమర్థవంతమైన పద్ధతుల్లో ఒకటి. థర్మల్ ఫీల్డ్, వాతావరణం మరియు పెరుగుదల పారామితుల యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ ద్వారా, సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ కొలిమి అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద స్థిరంగా పనిచేస్తుంది.Sic పౌడర్.

1.1 వృద్ధి కొలిమి యొక్క పని సూత్రం

Pv పివిటి పద్ధతి

పివిటి పద్ధతి యొక్క ప్రధాన అంశం అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సిలికాన్ కార్బైడ్ పౌడర్‌ను వాయువు భాగాలుగా ఉత్కృష్టమైనది, మరియు గ్యాస్ ఫేజ్ ట్రాన్స్మిషన్ ద్వారా సీడ్ క్రిస్టల్‌పై ఘనీభవించడం ఒకే క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ పద్ధతి అధిక-స్వచ్ఛత, పెద్ద-పరిమాణ స్ఫటికాలను తయారు చేయడంలో గణనీయమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది.

క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క ప్రాథమిక ప్రక్రియ

✔ సబ్లిమేషన్.

రవాణా: థర్మల్ ప్రవణత యొక్క చర్య ప్రకారం, వాయువు భాగాలు అధిక ఉష్ణోగ్రత జోన్ (పౌడర్ జోన్) నుండి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత జోన్ (సీడ్ క్రిస్టల్ ఉపరితలం) కు ప్రసారం చేయబడతాయి.

✔ సంగ్రహణ స్ఫటికీకరణ: అస్థిర భాగాలు విత్తన క్రిస్టల్ ఉపరితలంపై అవక్షేపించబడతాయి మరియు జాలక దిశలో పెరుగుతాయి, ఒకే క్రిస్టల్ ఏర్పడతాయి.

1.2 క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క నిర్దిష్ట సూత్రాలు

సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాల పెరుగుదల ప్రక్రియ మూడు దశలుగా విభజించబడింది, ఇవి ఒకదానితో ఒకటి దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి మరియు క్రిస్టల్ యొక్క తుది నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తాయి.

Sic sic పౌడర్ సబ్లిమేషన్:: అధిక ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులలో, ఘన SIC (సిలికాన్ కార్బైడ్) వాయువు సిలికాన్ (SI) మరియు వాయు కార్బన్ (సి) గా వృద్ధి చెందుతుంది, మరియు ప్రతిచర్య ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది:

Sic (s) → si (g) + c (g)

మరియు అస్థిర వాయువు భాగాలను (SIC2 వంటివి) ఉత్పత్తి చేయడానికి మరింత సంక్లిష్టమైన ద్వితీయ ప్రతిచర్యలు. సబ్లిమేషన్ ప్రతిచర్యలను ప్రోత్సహించడానికి అధిక ఉష్ణోగ్రత అవసరమైన పరిస్థితి.

✔ గ్యాస్ దశ రవాణా:: వాయు భాగాలు క్రూసిబుల్ యొక్క సబ్లిమేషన్ జోన్ నుండి ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత యొక్క డ్రైవ్ కింద విత్తన ప్రాంతానికి రవాణా చేయబడతాయి. గ్యాస్ ప్రవాహం యొక్క స్థిరత్వం నిక్షేపణ యొక్క ఏకరూపతను నిర్ణయిస్తుంది.

✔ సంగ్రహణ స్ఫటికీకరణ:: తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, అస్థిర వాయువు భాగాలు విత్తన క్రిస్టల్ యొక్క ఉపరితలంతో కలిపి ఘన స్ఫటికాలను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ ప్రక్రియలో థర్మోడైనమిక్స్ మరియు స్ఫటిక శాస్త్రం యొక్క సంక్లిష్ట విధానాలు ఉంటాయి.

1.3 సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల కోసం కీ పారామితులు

అధిక-నాణ్యత SIC స్ఫటికాలకు క్రింది పారామితుల యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ అవసరం:

✔ ఉష్ణోగ్రత:: పౌడర్ యొక్క పూర్తి కుళ్ళిపోయేలా సబ్లిమేషన్ జోన్ 2000 పైన ఉంచాల్సిన అవసరం ఉంది. విత్తన జోన్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత 1600-1800 వద్ద నియంత్రించబడుతుంది ℃ మితమైన నిక్షేపణ రేటును నిర్ధారించడానికి.

✔ ఒత్తిడి: గ్యాస్ దశ రవాణా యొక్క స్థిరత్వాన్ని కాపాడుకోవడానికి పివిటి పెరుగుదల సాధారణంగా 10-20 టోర్ యొక్క తక్కువ-పీడన వాతావరణంలో జరుగుతుంది. టియు అధిక లేదా చాలా తక్కువ పీడనం చాలా వేగంగా క్రిస్టల్ వృద్ధి రేటు లేదా పెరిగిన లోపాలకు దారితీస్తుంది.

✔ వాతావరణం:: ప్రతిచర్య ప్రక్రియలో అశుద్ధ కాలుష్యాన్ని నివారించడానికి అధిక-స్వచ్ఛత ఆర్గాన్‌ను క్యారియర్ వాయువుగా ఉపయోగించండి. క్రిస్టల్ లోపాలను అణచివేయడానికి వాతావరణం యొక్క స్వచ్ఛత చాలా ముఖ్యమైనది.

✔ సమయం:: క్రిస్టల్ వృద్ధి సమయం సాధారణంగా ఏకరీతి పెరుగుదల మరియు తగిన మందాన్ని సాధించడానికి పది గంటల వరకు ఉంటుంది.

2. సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ కొలిమి యొక్క నిర్మాణం ఏమిటి?

సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ కొలిమి యొక్క నిర్మాణం యొక్క ఆప్టిమైజేషన్ ప్రధానంగా అధిక-ఉష్ణోగ్రత తాపన, వాతావరణ నియంత్రణ, ఉష్ణోగ్రత క్షేత్ర రూపకల్పన మరియు పర్యవేక్షణ వ్యవస్థపై దృష్టి పెడుతుంది.

2.1 గ్రోత్ కొలిమి యొక్క ప్రధాన భాగాలు

● అధిక-ఉష్ణోగ్రత తాపన వ్యవస్థ

✔ నిరోధక తాపన: ఉష్ణ శక్తిని నేరుగా అందించడానికి అధిక-ఉష్ణోగ్రత నిరోధక వైర్ (మాలిబ్డినం, టంగ్స్టన్ వంటివి) ఉపయోగించండి. ప్రయోజనం అధిక ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ ఖచ్చితత్వం, కానీ జీవితం అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద పరిమితం.

✔ ఇండక్షన్ తాపన: ఇండక్షన్ కాయిల్ ద్వారా క్రూసిబుల్‌లో ఎడ్డీ కరెంట్ తాపన ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఇది అధిక సామర్థ్యం మరియు నాన్-కాంటాక్ట్ యొక్క ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, కానీ పరికరాల ఖర్చు చాలా ఎక్కువ.

● గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్ మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ సీడ్ స్టేషన్

✔ హై-ప్యూరిటీ గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్ అధిక-ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.

Station విత్తన స్టేషన్ రూపకల్పన తప్పనిసరిగా వాయు ప్రవాహ ఏకరూపత మరియు ఉష్ణ వాహకత రెండింటినీ పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి.

● వాతావరణ నియంత్రణ పరికరం

Chite ప్రతిచర్య వాతావరణం యొక్క స్వచ్ఛత మరియు స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి అధిక-స్వచ్ఛత గ్యాస్ డెలివరీ వ్యవస్థ మరియు పీడన నియంత్రించే వాల్వ్‌తో అమర్చబడి ఉంటుంది.

● ఉష్ణోగ్రత క్షేత్ర ఏకరీతి రూపకల్పన

Cy క్రూసిబుల్ గోడ మందం, తాపన మూలకం పంపిణీ మరియు వేడి కవచ నిర్మాణాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా, ఉష్ణోగ్రత క్షేత్రం యొక్క ఏకరీతి పంపిణీ సాధించబడుతుంది, ఇది క్రిస్టల్‌పై ఉష్ణ ఒత్తిడి యొక్క ప్రభావాన్ని తగ్గిస్తుంది.

2.2 ఉష్ణోగ్రత ఫీల్డ్ మరియు థర్మల్ ప్రవణత రూపకల్పన

✔ ఉష్ణోగ్రత ఫీల్డ్ ఏకరూపత యొక్క ప్రాముఖ్యత:: అసమాన ఉష్ణోగ్రత క్షేత్రం క్రిస్టల్ లోపల వేర్వేరు స్థానిక వృద్ధి రేట్లు మరియు లోపాలకు దారితీస్తుంది. వార్షిక సమరూప రూపకల్పన మరియు హీట్ షీల్డ్ ఆప్టిమైజేషన్ ద్వారా ఉష్ణోగ్రత క్షేత్రం యొక్క ఏకరూపతను బాగా మెరుగుపరచవచ్చు.

✔ ఉష్ణ ప్రవణత యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ:: ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాలను తగ్గించడానికి హీటర్ల విద్యుత్ పంపిణీని సర్దుబాటు చేయండి మరియు వివిధ ప్రాంతాలను వేరు చేయడానికి వేడి కవచాలను ఉపయోగించండి. ఎందుకంటే థర్మల్ ప్రవణతలు క్రిస్టల్ మందం మరియు ఉపరితల నాణ్యతపై ప్రత్యక్ష ప్రభావాన్ని చూపుతాయి.

2.3 క్రిస్టల్ పెరుగుదల ప్రక్రియ కోసం పర్యవేక్షణ వ్యవస్థ

✔ ఉష్ణోగ్రత పర్యవేక్షణ:: సబ్లిమేషన్ జోన్ మరియు సీడ్ జోన్ యొక్క నిజ-సమయ ఉష్ణోగ్రతను పర్యవేక్షించడానికి ఫైబర్ ఆప్టిక్ ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్లను ఉపయోగించండి. డేటా ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ స్వయంచాలకంగా తాపన శక్తిని సర్దుబాటు చేస్తుంది.

✔ వృద్ధి రేటు పర్యవేక్షణ:: క్రిస్టల్ ఉపరితలం యొక్క పెరుగుదల రేటును కొలవడానికి లేజర్ ఇంటర్ఫెరోమెట్రీని ఉపయోగించండి. ప్రక్రియను డైనమిక్‌గా ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి మోడలింగ్ అల్గోరిథంలతో పర్యవేక్షణ డేటాను కలపండి.

3. సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ కొలిమి యొక్క సాంకేతిక ఇబ్బందులు ఏమిటి?

సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ కొలిమి యొక్క సాంకేతిక అడ్డంకులు ప్రధానంగా అధిక-ఉష్ణోగ్రత పదార్థాలు, ఉష్ణోగ్రత క్షేత్ర నియంత్రణ, లోపం అణచివేత మరియు పరిమాణ విస్తరణలో కేంద్రీకృతమై ఉన్నాయి.

3.1 అధిక-ఉష్ణోగ్రత పదార్థాల ఎంపిక మరియు సవాళ్లు

గ్రాఫైట్చాలా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సులభంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, మరియుSic పూతఆక్సీకరణ నిరోధకతను మెరుగుపరచడానికి జోడించాల్సిన అవసరం ఉంది. పూత యొక్క నాణ్యత నేరుగా కొలిమి జీవితాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.

తాపన మూలకం జీవితం మరియు ఉష్ణోగ్రత పరిమితి. అధిక-ఉష్ణోగ్రత నిరోధక వైర్లు అధిక అలసట నిరోధకతను కలిగి ఉండాలి. ఇండక్షన్ తాపన పరికరాలు కాయిల్ హీట్ డిసైపేషన్ డిజైన్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేయాలి.

3.2 ఉష్ణోగ్రత మరియు ఉష్ణ క్షేత్రం యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ

ఏకరీతి కాని థర్మల్ ఫీల్డ్ యొక్క ప్రభావం లోపాలు మరియు తొలగుటలను స్టాకింగ్ చేయడంలో దారితీస్తుంది. ఫర్నేస్ థర్మల్ ఫీల్డ్ సిమ్యులేషన్ మోడల్‌ను ముందుగానే సమస్యలను గుర్తించడానికి ఆప్టిమైజ్ చేయాలి.

అధిక-ఉష్ణోగ్రత పర్యవేక్షణ పరికరాల విశ్వసనీయత. అధిక-ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్లు రేడియేషన్ మరియు థర్మల్ షాక్‌కు నిరోధకతను కలిగి ఉండాలి.

3.3 క్రిస్టల్ లోపాల నియంత్రణ

స్టాకింగ్ లోపాలు, తొలగుటలు మరియు పాలిమార్ఫిక్ హైబ్రిడ్లు ప్రధాన లోపం రకాలు. థర్మల్ ఫీల్డ్ మరియు వాతావరణాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం లోపం సాంద్రతను తగ్గించడానికి సహాయపడుతుంది.

అశుద్ధ వనరుల నియంత్రణ. అధిక-స్వచ్ఛత పదార్థాల ఉపయోగం మరియు కొలిమి యొక్క సీలింగ్ అశుద్ధంగా అణచివేయడానికి కీలకమైనవి.

3.4 పెద్ద-పరిమాణ క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క సవాళ్లు

పరిమాణ విస్తరణ కోసం థర్మల్ ఫీల్డ్ ఏకరూపత యొక్క అవసరాలు. క్రిస్టల్ పరిమాణాన్ని 4 అంగుళాల నుండి 8 అంగుళాల వరకు విస్తరించినప్పుడు, ఉష్ణోగ్రత ఫీల్డ్ ఏకరూప రూపకల్పన పూర్తిగా అప్‌గ్రేడ్ చేయాలి.

పగుళ్లు మరియు వార్పింగ్ సమస్యలకు పరిష్కారం. థర్మల్ స్ట్రెస్ ప్రవణతను తగ్గించడం ద్వారా క్రిస్టల్ వైకల్యాన్ని తగ్గించండి.

4. అధిక-నాణ్యత గల SIC స్ఫటికాలను పెంచడానికి ముడి పదార్థాలు ఏమిటి?

వెటెక్ సెమీకండక్టర్ కొత్త SIC సింగిల్ క్రిస్టల్ ముడి పదార్థాన్ని అభివృద్ధి చేసింది -అధిక స్వచ్ఛత. ఈ ఉత్పత్తి దేశీయ అంతరాన్ని నింపుతుంది మరియు ప్రపంచవ్యాప్తంగా ప్రముఖ స్థాయిలో ఉంది మరియు పోటీలో దీర్ఘకాలిక ప్రముఖ స్థితిలో ఉంటుంది. సాంప్రదాయ సిలికాన్ కార్బైడ్ ముడి పదార్థాలు అధిక-స్వచ్ఛత సిలికాన్ మరియు గ్రాఫైట్ యొక్క ప్రతిచర్య ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, ఇవి ఖర్చు అధికంగా ఉంటాయి, స్వచ్ఛత తక్కువగా మరియు పరిమాణంలో చిన్నవి.

వెటెక్ సెమీకండక్టర్ యొక్క ద్రవీకృత బెడ్ టెక్నాలజీ రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ద్వారా సిలికాన్ కార్బైడ్ ముడి పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి మిథైల్ట్రిక్లోరోసిలేన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది మరియు ప్రధాన ఉప-ఉత్పత్తి హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం. హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం క్షారంతో తటస్థీకరించడం ద్వారా లవణాలను ఏర్పరుస్తుంది మరియు పర్యావరణానికి ఎటువంటి కాలుష్యాన్ని కలిగించదు. 

అదే సమయంలో, మిథైల్ట్రిక్లోరోసిలేన్ తక్కువ ఖర్చు మరియు విస్తృత వనరులతో విస్తృతంగా ఉపయోగించే పారిశ్రామిక వాయువు, ముఖ్యంగా చైనా మిథైల్ట్రిక్లోరోసిలేన్ యొక్క ప్రధాన ఉత్పత్తిదారు. అందువల్ల, వెటెక్ సెమీకండక్టర్ యొక్క అధిక స్వచ్ఛతసివిడి సిక్ ముడి పదార్థంఖర్చు మరియు నాణ్యత పరంగా అంతర్జాతీయ ప్రముఖ పోటీతత్వాన్ని కలిగి ఉంది. అధిక స్వచ్ఛత సివిడి సిక్ ముడి పదార్థం యొక్క స్వచ్ఛత 99.9995%కంటే ఎక్కువ.

✔ పెద్ద పరిమాణం మరియు అధిక సాంద్రత:: సగటు కణ పరిమాణం 4-10 మిమీ, మరియు దేశీయ అచెసన్ ముడి పదార్థాల కణ పరిమాణం <2.5 మిమీ. అదే వాల్యూమ్ క్రూసిబుల్ 1.5 కిలోల కంటే ఎక్కువ ముడి పదార్థాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇది పెద్ద-పరిమాణ క్రిస్టల్ వృద్ధి పదార్థాల తగినంత సరఫరా సమస్యను పరిష్కరించడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది, ముడి పదార్థాల గ్రాఫిటైజేషన్‌ను తగ్గించడం, కార్బన్ చుట్టడం తగ్గించడం మరియు క్రిస్టల్ నాణ్యతను మెరుగుపరచడం.

Si తక్కువ SI/C నిష్పత్తి:: ఇది స్వీయ-ప్రచారం పద్ధతి యొక్క అచెసన్ ముడి పదార్థాల కంటే 1: 1 కి దగ్గరగా ఉంటుంది, ఇది SI పాక్షిక పీడనం పెరుగుదల ద్వారా ప్రేరేపించబడిన లోపాలను తగ్గిస్తుంది.

అధిక అవుట్పుట్ విలువ:: ఎదిగిన ముడి పదార్థాలు ఇప్పటికీ ప్రోటోటైప్‌ను నిర్వహిస్తాయి, పున ry స్థాపనను తగ్గిస్తాయి, ముడి పదార్థాల గ్రాఫిటైజేషన్‌ను తగ్గిస్తాయి, కార్బన్ చుట్టే లోపాలను తగ్గిస్తాయి మరియు స్ఫటికాల నాణ్యతను మెరుగుపరుస్తాయి.

✔ అధిక స్వచ్ఛత:: CVD పద్ధతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ముడి పదార్థాల స్వచ్ఛత స్వీయ-ప్రచారం పద్ధతి యొక్క అచెసన్ ముడి పదార్థాల కంటే ఎక్కువ. నత్రజని కంటెంట్ అదనపు శుద్దీకరణ లేకుండా 0.09ppm కి చేరుకుంది. ఈ ముడి పదార్థం సెమీ ఇన్సులేటింగ్ ఫీల్డ్‌లో కూడా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది.

తక్కువ ఖర్చు:: ఏకరీతి బాష్పీభవన రేటు ప్రక్రియ మరియు ఉత్పత్తి నాణ్యత నియంత్రణను సులభతరం చేస్తుంది, అయితే ముడి పదార్థాల వినియోగ రేటును మెరుగుపరుస్తుంది (వినియోగ రేటు> 50%, 4.5 కిలోల ముడి పదార్థాలు 3.5 కిలోల కడ్డీలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి), ఖర్చులను తగ్గిస్తాయి.

మానవ లోపం రేటు తక్కువ:: రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ మానవ ఆపరేషన్ ద్వారా ప్రవేశపెట్టిన మలినాలను నివారిస్తుంది.