SiC గ్రోత్‌లో అదృశ్య అడ్డంకి: 7N బల్క్ CVD SiC ముడి పదార్థం సాంప్రదాయ పౌడర్‌ను ఎందుకు భర్తీ చేస్తోంది

సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) సెమీకండక్టర్ల ప్రపంచంలో, 8-అంగుళాల ఎపిటాక్సియల్ రియాక్టర్‌లు లేదా పొర పాలిషింగ్ యొక్క చిక్కులపై చాలా స్పాట్‌లైట్ ప్రకాశిస్తుంది. ఏది ఏమైనప్పటికీ, మేము సరఫరా గొలుసును తిరిగి ప్రారంభంలోనే గుర్తించినట్లయితే-భౌతిక ఆవిరి రవాణా (PVT) ఫర్నేస్ లోపల-ఒక ప్రాథమిక "పదార్థ విప్లవం" నిశ్శబ్దంగా జరుగుతోంది.

సంవత్సరాలుగా, సంశ్లేషణ చేయబడిన SiC పౌడర్ పరిశ్రమ వర్క్‌హోర్స్‌గా ఉంది. కానీ అధిక దిగుబడి మరియు మందమైన క్రిస్టల్ బౌల్స్ కోసం డిమాండ్ దాదాపు అబ్సెసివ్‌గా మారడంతో, సాంప్రదాయ పౌడర్ యొక్క భౌతిక పరిమితులు బ్రేకింగ్ పాయింట్‌కి చేరుకుంటున్నాయి. ఇందుకే7N బల్క్ CVD SiC ముడి పదార్థంఅంచుల నుండి సాంకేతిక చర్చల కేంద్రానికి మారింది.

అదనపు రెండు "నైన్స్" అసలు అర్థం ఏమిటి?
సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్స్‌లో, 5N (99.999%) నుండి 7N (99.99999%)కి దూకడం ఒక చిన్న గణాంక సర్దుబాటు లాగా ఉండవచ్చు, కానీ పరమాణు స్థాయిలో, ఇది మొత్తం గేమ్-ఛేంజర్.

సంశ్లేషణ సమయంలో ప్రవేశపెట్టిన ట్రేస్ మెటాలిక్ మలినాలతో సాంప్రదాయ పొడులు తరచుగా పోరాడుతాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD) ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన బల్క్ మెటీరియల్ అశుద్ధ సాంద్రతలను పార్ట్స్-పర్-బిలియన్ (ppb) స్థాయికి తగ్గించగలదు. హై-ప్యూరిటీ సెమీ-ఇన్సులేటింగ్ (HPSI) స్ఫటికాలు పెరుగుతున్న వారికి, ఈ స్థాయి స్వచ్ఛత కేవలం వానిటీ మెట్రిక్ కాదు-ఇది అవసరం. అల్ట్రా-తక్కువ నైట్రోజన్ (N) కంటెంట్ అనేది RF అప్లికేషన్‌లను డిమాండ్ చేయడానికి అవసరమైన అధిక నిరోధకతను ఒక సబ్‌స్ట్రేట్ నిర్వహించగలదా అని నిర్దేశించే ప్రాథమిక అంశం.

"కార్బన్ డస్ట్" కాలుష్యాన్ని పరిష్కరించడం: క్రిస్టల్ లోపాలకు భౌతిక పరిష్కారం

క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ చుట్టూ గడిపిన ఎవరికైనా "కార్బన్ చేరికలు" అనేది అంతిమ పీడకల అని తెలుసు.

పౌడర్‌ను మూలంగా ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, 2000°C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు తరచుగా సూక్ష్మ కణాలను గ్రాఫైజ్ చేయడానికి లేదా కూలిపోయేలా చేస్తాయి. ఈ చిన్న, ఎంకరేజ్ చేయని "కార్బన్ డస్ట్" రేణువులను గ్యాస్ ప్రవాహాల ద్వారా తీసుకువెళ్లవచ్చు మరియు నేరుగా క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లో దిగవచ్చు, ఇది మొత్తం పొరను సమర్థవంతంగా స్క్రాప్ చేసే డిస్‌లోకేషన్‌లు లేదా ఇన్‌క్లూషన్‌లను సృష్టిస్తుంది.

CVD-SiC బల్క్ మెటీరియల్ విభిన్నంగా పనిచేస్తుంది. దీని సాంద్రత దాదాపుగా సైద్ధాంతికంగా ఉంటుంది, అంటే ఇది ఇసుక కుప్ప కంటే కరిగే మంచు గడ్డలా ప్రవర్తిస్తుంది. ఇది ఉపరితలం నుండి ఏకరీతిగా ఉత్కృష్టంగా ఉంటుంది, భౌతికంగా ధూళి మూలాన్ని నరికివేస్తుంది. ఈ "క్లీన్ గ్రోత్" పర్యావరణం పెద్ద-వ్యాసం 8-అంగుళాల స్ఫటికాల దిగుబడిని పెంచడానికి అవసరమైన పునాది స్థిరత్వాన్ని అందిస్తుంది.

గతిశాస్త్రం: 0.8 mm/h వేగ పరిమితిని బద్దలు కొట్టడం

వృద్ధి రేటు చాలా కాలంగా SiC ఉత్పాదకత యొక్క "అకిలెస్ హీల్"గా ఉంది. సాంప్రదాయ సెటప్‌లలో, రేట్లు సాధారణంగా 0.3 - 0.8mm/h మధ్య ఉంటాయి, వృద్ధి చక్రాలు ఒక వారం లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఉండేలా చేస్తాయి.

బల్క్ మెటీరియల్‌కి మారడం వలన ఈ రేట్లను 1.46mm/hకి ఎందుకు పెంచవచ్చు? ఇది థర్మల్ ఫీల్డ్‌లోని సామూహిక బదిలీ సామర్థ్యానికి వస్తుంది:

1. ఆప్టిమైజ్ చేసిన ప్యాకింగ్ సాంద్రత:క్రూసిబుల్‌లోని బల్క్ మెటీరియల్ నిర్మాణం మరింత స్థిరంగా మరియు కోణీయ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను నిర్వహించడానికి సహాయపడుతుంది. గ్యాస్ ఫేజ్ రవాణా కోసం ఒక పెద్ద ప్రవణత బలమైన చోదక శక్తిని అందిస్తుంది అని ప్రాథమిక థర్మోడైనమిక్స్ చెబుతుంది.

2. స్టోయికియోమెట్రిక్ బ్యాలెన్స్:బల్క్ మెటీరియల్ మరింత ఊహాజనితంగా ఉత్కృష్టమవుతుంది, పెరుగుదల ప్రారంభంలో "సి-రిచ్" మరియు చివరిలో "సి-రిచ్" అనే సాధారణ తలనొప్పిని సున్నితంగా చేస్తుంది.

ఈ స్వాభావిక స్థిరత్వం నిర్మాణ నాణ్యతలో సాధారణ ట్రేడ్-ఆఫ్ లేకుండా స్ఫటికాలు మందంగా మరియు వేగంగా పెరగడానికి అనుమతిస్తుంది.

ముగింపు: 8-అంగుళాల యుగానికి ఒక అనివార్యత

పరిశ్రమ పూర్తిగా 8-అంగుళాల ఉత్పత్తి వైపు మొగ్గు చూపుతున్నందున, లోపం యొక్క మార్జిన్ అదృశ్యమైంది. అధిక-స్వచ్ఛత కలిగిన బల్క్ మెటీరియల్‌లకు మారడం అనేది కేవలం "ప్రయోగాత్మక అప్‌గ్రేడ్" మాత్రమే కాదు-అధిక-దిగుబడి, అధిక-నాణ్యత ఫలితాలను అనుసరించే తయారీదారులకు ఇది తార్కిక పరిణామం.

పౌడర్ నుండి బల్క్‌కి మారడం కేవలం ఆకృతిలో మార్పు కంటే ఎక్కువ; ఇది క్రింది నుండి PVT ప్రక్రియ యొక్క ప్రాథమిక పునర్నిర్మాణం.