Yüksək keyfiyyətli büllur böyüməsinə necə nail olmaq olar? - Sic Kristal Böyümə Ocağı

1. Silikon karbid kristal böyümə ocağının əsas prinsipi nədir?

Silikon karbid kristal böyümə sobasının iş prinsipi fiziki sublimasiya (Pvt). Pvt metodu, yüksək saflıq sic tək kristalların artması üçün ən səmərəli üsullardan biridir. Termal sahəsinə, atmosfer və böyümə parametrlərinə dəqiq nəzarət, silikon karbid kristal böyümə sobası, sublimasiya, qaz fazası ötürülməsi və kondensasiya kristallaşdırma prosesini başa çatdırmaq üçün yüksək temperaturda sabit işləyə bilərSic tozu.

1.1 Böyümə sobasının iş prinsipi

● Pvt metodu

PVT metodunun nüvəsi yüksək temperaturda qazlı komponentlərə, toxum kristalının içərisində bir kristal üzərində qaşınma kristalına qaşınma kristalına qaşınma kristalına qaşınma kristalına kondensasiya etməkdir. Bu metodun yüksək təmizlik, böyük ölçülü kristallar hazırlanmasında əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir.

● Kristal böyüməsinin əsas prosesi

✔ Sublimasiya: SIC tozu, SI, C2 və SIC2 kimi qazı komponentlərə 2000-ci ildən yuxarı yüksək temperaturda sublimasiya olunur.

✔ Nəqliyyat: Termal gradientin təsiri altında qazlı komponentlər yüksək temperatur zonasından (toz zonasından) aşağı temperatur zonasına (toxum kristal səthindən) ötürülür.

✔ Kondensasiya kristallaşdırılması: Dəyişkən komponentlər toxum kristal səthində çökün və tək bir kristal meydana gətirmək üçün lattice istiqamətində böyüyür.

1.2 Kristal böyüməsinin xüsusi prinsipləri

Silikon karbid kristallarının böyümə prosesi üç mərhələyə bölünür və büllurun son keyfiyyətinə təsir edir.

✔ SIC toz sublimasiya: Yüksək temperatur şəraitində, möhkəm SIC (silikon karbid) qazlı silikon (SI) və qazlı karbon (c) və reaksiya aşağıdakı kimidir:

Sic (s) → si (g) + c (g)

Dəyişkən qaz komponentləri yaratmaq üçün daha mürəkkəb ikincil reaksiyalar (SIC2 kimi). Yüksək temperatur, sublimasiya reaksiyalarını təşviq etmək üçün zəruri bir şərtdir.

✔ Qaz fazası nəqliyyatı: Qazlı komponentlər, temperatur gradientinin sürücüsü altında toxum zonasının sublimasiya zonasından nəql olunur. Qaz axınının sabitliyi çöküntünün vahidliyini müəyyənləşdirir.

✔ Kondensasiya kristallaşdırılması: Aşağı temperaturda, dəyişkən qaz komponentləri, bərk kristal yaratmaq üçün toxum kristalının səthi ilə birləşir. Bu proses termodinamika və kristalloqrafiyanın mürəkkəb mexanizmlərini əhatə edir.

Silikon karbid kristal böyüməsi üçün 1.3 əsas parametrlər

Yüksək keyfiyyətli SIC kristalları aşağıdakı parametrlərə dəqiq nəzarət tələb edir:

✔ Temperatur: Sublimasiya zonasının 2000-dən yuxarı saxlanılması lazımdır ℃ tozun tam parçalanmasını təmin etmək lazımdır.

✔ Təzyiq: Pvt böyüməsi, qaz fazası nəqliyyatının sabitliyini qorumaq üçün 10-20 TORR-in aşağı təzyiqli bir mühitdə aparılır.

✔ Atmosfer: Reaksiya prosesi zamanı çirklənmə çirklənməsinin qarşısını almaq üçün bir daşıyıcı qaz kimi yüksək təmizlik argonundan istifadə edin. Atmosferin saflığı büllur qüsurlarının sıxışdırılması üçün çox vacibdir.

✔ Zaman: Kristal böyümə müddəti, vahid böyümə və uyğun qalınlığa nail olmaq üçün ümumiyyətlə on saata qədərdir.

2. Silikon karbid kristal böyümə ocağının quruluşu nədir?

Silikon karbid kristal böyümə ocağının quruluşunun optimallaşdırılması əsasən yüksək temperaturlu istilik, atmosfer nəzarəti, temperatur sahəsi dizayn və monitorinq sisteminə yönəlmişdir.

2.1 Böyümə sobasının əsas komponentləri

● Yüksək temperaturlu istilik sistemi

✔ Müqavimət qızdırıcısı: İstilik enerjisini birbaşa təmin etmək üçün yüksək temperatur müqavimət teli (məsələn, molibden, volfram kimi) istifadə edin. Üstünlüyü yüksək temperatur nəzarət dəqiqliyidir, lakin həyat yüksək temperaturda məhduddur.

✔ İnduksiya istilik: Eddy cari istilik bir induksiya bobin vasitəsilə yaranan hallarda yaradılır. Yüksək səmərəlilik və təmasda olmayan üstünlüklərə malikdir, lakin avadanlıq dəyəri nisbətən yüksəkdir.

● Qrafit çubuğu və substrat toxum stansiyası

✔ Yüksək saflıq qrafiti çarpaz yüksək temperaturlu sabitliyi təmin edir.

✔ Toxum stansiyasının dizaynı həm hava axını vahidliyi, həm də istilik keçiriciliyini nəzərə almalıdır.

● Atmosferə nəzarət cihazı

✔ Müvafiq bir qaz tədarükü sistemi və reaksiya mühitinin təmizliyini və sabitliyini təmin etmək üçün təzyiq tənzimləyən bir klapan ilə təchiz olunmuşdur.

● Temperatur sahəsinin vahidliyi dizaynı

✔ Divar qalınlığını optimallaşdıraraq, istilik elementinin paylanması və istilik qalxan quruluşu, istilik sahəsinin vahid paylanması, istilik stresinin kristal üzərində təsirini azaltmaqla əldə edilir.

2.2 Temperatur sahəsi və termal gradient dizaynı

✔ Temperatur sahəsinin vahidliyinin əhəmiyyəti: Qeyri-bərabər temperatur sahəsi, kristal içərisində fərqli yerli böyümə nisbətlərinə və qüsurlarına səbəb olacaqdır. Temperatur sahəsinin vahidliyi, illik simmetriya dizaynı və istilik qalxanının optimallaşdırılması yolu ilə çox yaxşılaşdırıla bilər.

✔ Termal gradientin dəqiq nəzarəti: Qızdırıcıların güc paylanmasını tənzimləyin və temperatur fərqlərini azaltmaq üçün müxtəlif sahələri ayırmaq üçün istilik qalxanlarından istifadə edin. Çünki termal gradients kristal qalınlığına və səth keyfiyyətinə birbaşa təsir göstərir.

2.3 Kristal böyümə prosesi üçün monitorinq sistemi

✔ Temperaturun monitorinqi: Sublimasiya zonasının və toxum zonasının real vaxt istiliyini izləmək üçün fiber optik temperatur sensorlarından istifadə edin. Məlumat rəyi sistemi avtomatik olaraq istilik gücünü tənzimləyə bilər.

✔ Böyümə sürətinin monitorinqi: Kristal səthin böyümə sürətini ölçmək üçün lazer interferometriyasından istifadə edin. Prosesi dinamik olaraq optimallaşdırmaq üçün monitorinq məlumatlarını modelləşdirmə alqoritmləri ilə birləşdirin.

3. Silikon karbid kristal böyümə ocağının texniki çətinlikləri hansılardır?

Silikon karbidli kristal böyümə sobasının texniki problemləri, əsasən yüksək temperaturlu materiallarda, temperatur sahəsində nəzarət, qüsursuz və ölçülü genişləndirmə ilə cəmləşmişdir.

3.1 Yüksək temperaturlu materialların seçimi və problemləri

Qrafithəddindən artıq yüksək temperaturda asanlıqla oksidləşir vəSic örtükOksidləşmə müqavimətini yaxşılaşdırmaq üçün əlavə edilməlidir. Örtükün keyfiyyəti birbaşa sobanın həyatına birbaşa təsir göstərir.

İstilik elementi həyatı və temperatur həddi. Yüksək temperaturlu müqavimət telləri yüksək yorğunluq müqavimətinə sahib olmalıdır. Induksiya istilik avadanlıqları, robon istilik dağılması dizaynını optimallaşdırmaq lazımdır.

3.2 Temperatur və istilik sahəsinə dəqiq nəzarət

Qeyri-bərabər istilik sahəsinin təsiri, çömçə və dislokasiyaların artmasına səbəb olacaqdır. Ocağın termal sahə simulyasiya modelini əvvəlcədən aşkar etmək üçün optimallaşdırılmalıdır.

Yüksək temperaturlu monitorinq avadanlıqlarının etibarlılığı. Yüksək temperaturlu sensorlar radiasiya və termal şoka davamlı olmalıdır.

3.3 Kristal qüsurlarına nəzarət

Yığma nöqsanları, dislokasiyalar və polimorfik hibridlər əsas qüsur növləridir. Termal sahəsini və atmosferin optimallaşdırılması qüsurlu sıxlığını azaltmağa kömək edir.

Çirk mənbələrinin nəzarəti. Yüksək təmiz materialların və sobanın möhürlənməsinin istifadəsi çirklənmədən bütövlükdə çətinlik çəkir.

3.4 Böyük ölçülü kristal böyümənin problemləri

Ölçü genişləndirilməsi üçün istilik sahəsinin vahidliyinin tələbləri. Kristal ölçüsü 4 düymdən 8 düymə qədər genişləndikdə, temperatur sahəsinin vahidliyi dizaynının tam təkmilləşdirilməsi lazımdır.

Problemləri çatlamaq və dəyişdirmək üçün həll. Termal Stress Gradistini azaltmaqla büllur deformasiyasını azaldın.

4. Yüksək keyfiyyətli SIC kristallarının böyüməsi üçün xam materiallar hansılardır?

Vetek yarımkeçiricisi yeni bir SIC tək kristal xammal hazırladı -Yüksək saflıq cvd sic xammal. Bu məhsul yerli boşluğu doldurur və həm də dünya miqyasında aparıcı səviyyədədir və yarışmada uzunmüddətli lider mövqedə olacaqdır. Ənənəvi silikon karbid xammalı, yüksək saflıq və qrafitin, saflığı və kiçik ölçüdə aşağı olan yüksək saflıq silikon və qrafitin reaksiyası ilə istehsal olunur.

Vetek yarımkeçiricinin mayeləşdirilmiş yataq texnologiyası, kimyəvi buxar çöküntüsü vasitəsilə silikon karbid xammalını istehsal etmək üçün metiltriçlorosilane istifadə edir və əsas əlavə məhsul hidroklor turşusudur. Hidroxul turşusu Alkali ilə zərərsizləşdirərək duzlar yarada bilər və ətraf mühitə heç bir çirklənməyə səbəb olmaz. 

Eyni zamanda, metiltriçlorosilan, aşağı qiymətli və geniş mənbələri olan geniş istifadə olunan bir sənaye qazı, xüsusən Çin metiltriçlorosilananın əsas istehsalçısıdır. Buna görə, Vetek yarımkeçiricinin yüksək saflığıCvd sic xammalQiymət və keyfiyyət baxımından beynəlxalq aparıcı rəqabət qabiliyyətinə malikdir. Yüksək saflıq CVD SIC xammalının təmizliyi 99.9995% -dən yüksəkdir.

✔ Böyük ölçülü və yüksək sıxlıq: Orta hissəcik ölçüsü təxminən 4-10 mm-dir və yerli Acheson xammalının hissəcik ölçüsü <2.5mm. Eyni həcmli çubuğu 1,5 kiloqram xammaldan çox işləyə bilər, bu, xammalın qrafikləşməsini yüngülləşdirən, karbon sarılması və kristal keyfiyyətinin azaldılmasını yüngülləşdirən, geniş ölçülü kristal böyümə materiallarının verilməməsi problemini həll edir.

✔ Aşağı Si / C nisbəti: SI qismən təzyiqinin artmasına səbəb olan qüsurları azalda bilən öz-özünə təbliğ olunan metodun Acheson xammalından 1: 1-ə yaxındır.

✔ Yüksək çıxış dəyəri: Yetişmiş xammal hələ də prototipi qoruyur, yenidən qurulmasını azaldır, xammalın qrafitləşməsini azaldır, karbon sarğı qüsurlarını azaldır və kristalların keyfiyyətini artırır.

✔ Daha yüksək saflıq: CVD metodunun istehsal etdiyi xammalın təmizliyi, özünəməxsus metodun ACHESON xammalının bundan yüksəkdir. Azot məzmunu əlavə təmizlənmə olmadan 0.09pm-ə çatdı. Bu xammal yarım izolyasiya sahəsində də mühüm rol oynaya bilər.

✔ aşağı qiymət: Vahid buxarlanma dərəcəsi prosesi və məhsulun keyfiyyətinə nəzarət edir, xammalın istifadəsi nisbətinin yaxşılaşdırılması (istifadə dərəcəsi> 50%, 4.5 kq xammal istehsal edir), xərcləri azaldır.

✔ aşağı insan səhv dərəcəsi: Kimyəvi buxarlanma çöküntüsü insan işləməsi ilə tətbiq olunan çirklərdən qaçınır.