सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसमध्ये तांत्रिक आव्हाने

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसेसचा कोनशिला आहेSiC वेफरउत्पादन पारंपारिक सिलिकॉन क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसशी समानता सामायिक करताना, सामग्रीच्या अत्यंत वाढीच्या परिस्थितीमुळे आणि जटिल दोष निर्मिती यंत्रणेमुळे SiC भट्टीला अद्वितीय आव्हानांना सामोरे जावे लागते. या आव्हानांचे स्थूलमानाने दोन भागात वर्गीकरण केले जाऊ शकते: क्रिस्टल ग्रोथ आणि एपिटॅक्सियल ग्रोथ.

क्रिस्टल ग्रोथ आव्हाने:

SiC क्रिस्टल ग्रोथ उच्च-तापमान, बंदिस्त वातावरणावर अचूक नियंत्रणाची मागणी करते, ज्यामुळे निरीक्षण आणि प्रक्रिया नियंत्रण अपवादात्मकपणे कठीण होते. मुख्य आव्हानांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

(१) थर्मल फील्ड कंट्रोल: सीलबंद, उच्च-तापमान चेंबरमध्ये स्थिर आणि एकसमान तापमान प्रोफाइल राखणे हे अत्यंत आव्हानात्मक आहे. सिलिकॉनसाठी वापरल्या जाणाऱ्या कंट्रोलेबल मेल्ट-ग्रोथ प्रक्रियेच्या विपरीत, SiC क्रिस्टल वाढ 2,000°C च्या वर होते, ज्यामुळे रिअल-टाइम मॉनिटरिंग आणि समायोजन जवळजवळ अशक्य होते. इच्छित क्रिस्टल गुणधर्म साध्य करण्यासाठी अचूक तापमान नियंत्रण सर्वोपरि आहे.

(२) पॉलीटाइप आणि दोष नियंत्रण: वाढीची प्रक्रिया मायक्रोपाइप्स (एमपी), पॉलीटाइप इनक्लुशन आणि डिस्लोकेशन यांसारख्या दोषांसाठी अत्यंत संवेदनाक्षम असते, प्रत्येक क्रिस्टल गुणवत्तेवर परिणाम करते. MPs, आकारात अनेक मायक्रॉन भेदक दोष, विशेषतः डिव्हाइस कार्यक्षमतेसाठी हानिकारक आहेत. SiC 200 पेक्षा जास्त पॉलिटाइपमध्ये अस्तित्वात आहे, फक्त 4H रचना अर्धसंवाहक अनुप्रयोगांसाठी योग्य आहे. पॉलीटाइप समावेश कमी करण्यासाठी स्टॉइचियोमेट्री, तापमान ग्रेडियंट्स, वाढीचा दर आणि गॅस फ्लो डायनॅमिक्स नियंत्रित करणे आवश्यक आहे. शिवाय, ग्रोथ चेंबरमधील थर्मल ग्रेडियंट्स नेटिव्ह तणाव निर्माण करू शकतात, ज्यामुळे विविध डिस्लोकेशन्स (बेसल प्लेन डिस्लोकेशन्स (बीपीडी), थ्रेडिंग स्क्रू डिस्लोकेशन्स (टीएसडी), थ्रेडिंग एज डिस्लोकेशन्स (टीईडी)) जे त्यानंतरच्या एपिटॅक्सी आणि डिव्हाइसच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करतात.

(3) अशुद्धता नियंत्रण: अचूक डोपिंग प्रोफाइल साध्य करण्यासाठी बाह्य अशुद्धतेवर सूक्ष्म नियंत्रण आवश्यक आहे. कोणतीही अनपेक्षित दूषितता अंतिम क्रिस्टलच्या विद्युत गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय बदल करू शकते.

(4) मंद वाढीचा दर: SiC क्रिस्टल वाढ सिलिकॉनच्या तुलनेत स्वाभाविकपणे मंद आहे. सिलिकॉन इनगॉट 3 दिवसात वाढू शकतो, तर SiC ला 7 दिवस किंवा त्याहून अधिक दिवस लागतात, ज्यामुळे उत्पादन कार्यक्षमता आणि उत्पादनावर लक्षणीय परिणाम होतो.

एपिटॅक्सियल ग्रोथ आव्हाने:

SiC एपिटॅक्सियल वाढ, उपकरण संरचना तयार करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण, प्रक्रिया पॅरामीटर्सवर आणखी कडक नियंत्रणाची मागणी करते:

उच्च-परिशुद्धता नियंत्रण:चेंबर हर्मेटिसिटी, दाब स्थिरता, अचूक गॅस वितरण वेळ आणि रचना आणि कडक तापमान नियंत्रण इच्छित एपिटॅक्सियल लेयर गुणधर्म साध्य करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहेत. डिव्हाइस व्होल्टेजच्या वाढत्या आवश्यकतांसह या मागण्या आणखी कडक होतात.

एकसमानता आणि दोष घनता:जाड एपिटॅक्सियल लेयरमध्ये एकसमान प्रतिरोधकता आणि कमी दोष घनता राखणे हे एक महत्त्वपूर्ण आव्हान आहे.

प्रगत नियंत्रण प्रणाली:अत्याधुनिक इलेक्ट्रोमेकॅनिकल नियंत्रण प्रणाली उच्च-सुस्पष्टता सेन्सर्स आणि ॲक्ट्युएटर अचूक आणि स्थिर पॅरामीटर नियमनासाठी महत्त्वपूर्ण आहेत. प्रक्रिया अभिप्रायावर आधारित रिअल-टाइम समायोजन करण्यास सक्षम प्रगत नियंत्रण अल्गोरिदम SiC एपिटॅक्सियल वाढीच्या जटिलतेवर नेव्हिगेट करण्यासाठी आवश्यक आहेत.

SiC तंत्रज्ञानाची पूर्ण क्षमता अनलॉक करण्यासाठी या तांत्रिक अडथळ्यांवर मात करणे आवश्यक आहे. उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये या आश्वासक सामग्रीचा व्यापकपणे अवलंब करण्यासाठी फर्नेस डिझाइन, प्रक्रिया नियंत्रण आणि इन-सीटू मॉनिटरिंग तंत्रांमध्ये सतत प्रगती करणे आवश्यक आहे.**