సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ యొక్క సవాళ్లు

దిక్రిస్టల్ గ్రోత్ కొలిమిసిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాలను పెంచడానికి ప్రధాన పరికరాలు, సాంప్రదాయ సిలికాన్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేసులతో సారూప్యతలను పంచుకుంటాయి. కొలిమి నిర్మాణం మితిమీరిన సంక్లిష్టమైనది కాదు, ప్రధానంగా కొలిమి శరీరం, తాపన వ్యవస్థ, కాయిల్ డ్రైవ్ మెకానిజం, వాక్యూమ్ సముపార్జన మరియు కొలత వ్యవస్థ, గ్యాస్ సరఫరా వ్యవస్థ, శీతలీకరణ వ్యవస్థ మరియు నియంత్రణ వ్యవస్థను కలిగి ఉంటుంది. కొలిమిలోని ఉష్ణ క్షేత్రం మరియు ప్రక్రియ పరిస్థితులు సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాల యొక్క నాణ్యత, పరిమాణం మరియు విద్యుత్ వాహకత వంటి క్లిష్టమైన పారామితులను నిర్ణయిస్తాయి.

ఒక వైపు, సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల సమయంలో ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువ మరియు నిజ సమయంలో పర్యవేక్షించబడదు, కాబట్టి ప్రాధమిక సవాళ్లు ఈ ప్రక్రియలోనే ఉంటాయి.ప్రధాన సవాళ్లు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

(1) థర్మల్ ఫీల్డ్ నియంత్రణలో ఇబ్బంది: మూసివున్న అధిక-ఉష్ణోగ్రత గదిలో పర్యవేక్షణ సవాలు మరియు అనియంత్రితమైనది. సాంప్రదాయ సిలికాన్-ఆధారిత పరిష్కారం-ఆధారిత డైరెక్ట్-పుల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాల మాదిరిగా కాకుండా, ఇది అధిక ఆటోమేషన్ స్థాయిలను కలిగి ఉంటుంది మరియు పరిశీలించదగిన మరియు సర్దుబాటు చేయగల వృద్ధి ప్రక్రియలను అనుమతిస్తుంది, సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాలు 2,000 ° C కంటే ఎక్కువ మూసివున్న అధిక-ఉష్ణోగ్రత వాతావరణంలో పెరుగుతాయి మరియు ఉత్పత్తి సమయంలో ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ అవసరం, ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ అధిక సవాలుగా ఉంటుంది;

(2) క్రిస్టల్ స్ట్రక్చర్ కంట్రోల్ సవాళ్లు: వృద్ధి ప్రక్రియ మైక్రోట్యూబ్‌లు, పాలిమార్ఫిక్ చేరికలు మరియు తొలగుట వంటి లోపాలకు గురవుతుంది, ఇవి ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు అభివృద్ధి చెందుతాయి.

మైక్రోట్యూబ్స్ (MP) అనేక మైక్రోమీటర్ల నుండి పదుల మైక్రోమీటర్ల వరకు పరిమాణంలో ఉన్న లోపాలు, మరియు పరికరాల కోసం కిల్లర్ లోపాలుగా పరిగణించబడతాయి; సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ స్ఫటికాలలో 200 వేర్వేరు క్రిస్టల్ నిర్మాణాలు ఉన్నాయి, అయితే కొన్ని క్రిస్టల్ నిర్మాణాలు (4 హెచ్ రకం) మాత్రమే ఉత్పత్తికి సెమీకండక్టర్ పదార్థాలుగా అనుకూలంగా ఉంటాయి. పెరుగుదల సమయంలో క్రిస్టల్ నిర్మాణ పరివర్తనాలు పాలిమార్ఫిక్ అశుద్ధ లోపాలకు దారితీస్తాయి, కాబట్టి సిలికాన్ నుండి కార్బన్ నిష్పత్తి, పెరుగుదల ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత, క్రిస్టల్ వృద్ధి రేటు మరియు గ్యాస్ ప్రవాహం/పీడన పారామితుల యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ అవసరం;

అదనంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల సమయంలో థర్మల్ ఫీల్డ్‌లో ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతలు ప్రాధమిక అంతర్గత ఒత్తిళ్లు మరియు తొలగుటలు (బేసల్ ప్లేన్ డిస్లోకేషన్స్ బిపిడి, ట్విస్ట్ డిస్లోకేషన్స్ టిఎస్డి, మరియు ఎడ్జ్ డిస్లోకేషన్స్ టెడ్) వంటి ప్రేరేపిత లోపాలు, ఇది తరువాతి ఎపిటాక్సియల్ పొరలు మరియు పరికరాల నాణ్యత మరియు పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది.

(3) డోపింగ్ నియంత్రణలో ఇబ్బంది: దిశాత్మకంగా డోప్డ్ కండక్టివ్ స్ఫటికాలను పొందటానికి బాహ్య మలినాలను ఖచ్చితంగా నియంత్రించాలి;

(4) నెమ్మదిగా వృద్ధి రేటు: సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క క్రిస్టల్ వృద్ధి రేటు చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది. సాంప్రదాయ సిలికాన్ పదార్థాలు కేవలం 3 రోజుల్లో క్రిస్టల్ రాడ్‌ను ఏర్పరుస్తాయి, సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ రాడ్లకు 7 రోజులు అవసరం, దీని ఫలితంగా అంతర్గతంగా తక్కువ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం మరియు తీవ్రంగా పరిమితమైన ఉత్పత్తి ఉంటుంది.

మరోవైపు, పారామితులుసిలికాన్ కార్బీడ్పరికరాల సీలింగ్ పనితీరు, ప్రతిచర్య గది పీడన స్థిరత్వం, గ్యాస్ పరిచయం సమయం యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ, ఖచ్చితమైన వాయువు నిష్పత్తి మరియు నిక్షేపణ ఉష్ణోగ్రత యొక్క కఠినమైన నిర్వహణతో సహా చాలా కఠినంగా ఉంటాయి. ముఖ్యంగా పరికర వోల్టేజ్ రేటింగ్‌లు పెరిగేకొద్దీ, కోర్ ఎపిటాక్సియల్ పొర పారామితులను నియంత్రించడంలో ఇబ్బంది గణనీయంగా పెరుగుతుంది. అదనంగా, ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క మందం పెరిగేకొద్దీ, మందాన్ని కొనసాగిస్తూ మరియు లోపం సాంద్రతను తగ్గించేటప్పుడు ఏకరీతి నిరోధకతను నిర్ధారించడం మరొక ప్రధాన సవాలుగా మారింది.

ఎలక్ట్రికల్ కంట్రోల్ సిస్టమ్‌లో, అన్ని పారామితులు ఖచ్చితంగా మరియు స్థిరంగా నియంత్రించబడుతున్నాయని నిర్ధారించడానికి సెన్సార్లు మరియు యాక్యుయేటర్ల యొక్క అధిక-ఖచ్చితమైన సమైక్యత అవసరం. నియంత్రణ అల్గోరిథంల యొక్క ఆప్టిమైజేషన్ కూడా చాలా క్లిష్టమైనది, ఎందుకంటే సిలికాన్ కార్బైడ్ ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి ప్రక్రియలో వివిధ మార్పులకు అనుగుణంగా ఫీడ్‌బ్యాక్ సిగ్నల్స్ ఆధారంగా వారు నిజ-సమయంలో నియంత్రణ వ్యూహాలను సర్దుబాటు చేయగలగాలి.

SIC ఉపరితల తయారీలో కీలక సవాళ్లు:

సరఫరా వైపు నుండి, కోసంసితరము గ్రోత్ గ్రోత్ ఫర్న్లు. వాటిలో, అంతర్జాతీయ ప్రముఖ సిలికాన్ కార్బైడ్ తయారీదారులు వోల్ఫ్‌స్పీడ్, కోహెరెంట్ మరియు ROHM ప్రధానంగా క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాలను ఉపయోగిస్తున్నారు మరియు ఇంట్లో అభివృద్ధి చేశారు మరియు ఉత్పత్తి చేస్తారు, ఇతర అంతర్జాతీయ ప్రధాన స్రవంతి సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్ తయారీదారులు ప్రధానంగా జర్మన్ పివిఎ టెప్లా మరియు జపనీస్ నిస్సిన్ కికై కో., ఎల్‌టిడి.