Жоғары сапалы кристалды өсуді қалай қол жеткізуге болады? - SIC Crystal өсу пеші

1. Кремний карбидінің кристалды пешінің негізгі қағидасы қандай?

Кремний карбидінің жұмыс принципі Crystal Crystal өсу пеші - физикалық сублимация (PVT). ПВТ әдісі - бұл жоғары тазалыққа арналған біртұтас кристалдарды өсірудің тиімді әдістерінің бірі. Жылу өрісін, атмосфераны, атмосфераны және өсу параметрлерін дәл бақылау арқылы, кремний карбидінің кристалды пештері сублимацияны, газ фазасын беру және конденсат кристалдану процесін аяқтау үшін жоғары температурада тұрақты жұмыс істей аладыSic ұнтағы.

1.1 Өсу пешінің жұмыс принципі

● PVT әдісі

ПВТ әдісінің өзегі - бұл кремний карбид ұнтағын жоғары температурада газ тәрізді компоненттерге қосып, газ фазасы арқылы берілетін кристаллға бір кристалл құрылымын қалыптастыру үшін жиналған кристаллға жиналу керек. Бұл әдіс жоғары тазалық, үлкен өлшемді кристалдарды дайындауда айтарлықтай артықшылықтарға ие.

● Кристалл өсудің негізгі процесі

✔ сублимация: Айқышта SIC ұнтағы SI, C2 және SIC2 сияқты газ тәрізді компоненттерге сублимацияланған, мысалы, SI, C2 және SIC2, 2000-нан асады.

✔ Көлік: Жылу градиентінің әсерінен, газ тәрізді компоненттер жоғары температура аймағынан (ұнтақ аймағынан) төмен температуралы аймақтан (тұқым кристалды беті) жіберіледі.

✔ Конденсат кристалдануы: Ұшу компоненттері тұқымдық кристалды бетіне тұнбаға түсіп, тордың бойымен тұнбаға түседі және бір кристалды қалыптастыру үшін тордың бойымен өседі.

1.2 Кристалл өсудің нақты принциптері

Кремний карбид кристалдарының өсу процесі үш кезеңге бөлінеді, олар бір-бірімен тығыз байланысты және кристаллдың соңғы сапасына әсер етеді.

✔ SIC ұнтағы сублимация: Жоғары температуралы жағдайында, қатты SIC (кремний карбиді) газ тәрізді кремний (SI) және газ тәрізді көміртек (C) және реакция келесідей болады:

SIC (лер) → Si (g) + C (G)

Толығырақ газ тәріздес бөлшектерді құруға кешенді қайталанбас реакциялар (SIC2 сияқты). Жоғары температура - бұл сублимация реакцияларын насихаттаудың қажетті шарты.

✔ Газ фазалық көлігі: Газ тәрізді компоненттері кремді сублимация аймағынан температуралық градиенттің жетегінің астындағы тұқым аймағына тасымалданады. Газ ағынының тұрақтылығы тұндырудың біркелкілігін анықтайды.

✔ Конденсат кристалдануы: Төменгі температурада, құбылмалы газ тәрізді компоненттері қатты кристалдарды қалыптастыру үшін тұқымдық кристалл бетінен біріктіріледі. Бұл процесс термодинамика мен кристаллографияның күрделі механизмдерін қамтиды.

1.3 Кремний карбидінің кристалл өсуіне арналған негізгі параметрлер

Жоғары сапалы SIC кристалдары келесі параметрлерді нақты бақылауды қажет етеді:

✔ температура: Сублимация аймағы ұнтақтың толық ыдырауын қамтамасыз ету үшін 2000 ℃-ден жоғары болуы керек. Тұқымдық аймақтың температурасы орташа тұндыру жылдамдығын қамтамасыз ету үшін 1600-1800 ℃-де бақыланады.

✔ Қысым: ПВТ өсуі әдетте газ фазалық көлігінің тұрақтылығын сақтау үшін 10-20 Торордың төмен деңгейінде жүзеге асырылады.

✔ атмосфера: Реакция процесінде ластануды болдырмас үшін жоғары сапалы аргонды тасымалдаушы газ ретінде пайдаланыңыз. Атмосфераның тазалығы кристалл ақауларының жолын кесу үшін өте маңызды.

✔ Уақыт: Кристалл өсу уақыты, әдетте, біркелкі өсу және қолайлы қалыңдығы бар ондаған сағатқа дейін.

2. Кремний карбидінің кристалды пешінің құрылымы қандай?

Кремний карбидінің құрылымын оңтайландыру Кристалды кристалды пештің негізінен жоғары температуралы жылытуға, атмосфералық бақылауға, температуралық далалық дизайнға және бақылау жүйесіне бағытталған.

2.1 Өсу пешінің негізгі компоненттері

● Жоғары температуралы жылыту жүйесі

✔ Қарсылық жылыту: жылу энергиясын тікелей қамтамасыз ету үшін жоғары температуралы төзімділікті (мысалы, молибден, вольфрам) қолданыңыз. Артықшылығы - температураның жоғары дәлдігі, бірақ өмір жоғары температурада шектелген.

✔ Индукциялық қыздыру: EDDY Ағымдағы жылу индукциялық катушкалар арқылы айқышта пайда болады. Оның жоғары тиімділігі мен байланыссыз, бірақ жабдықтың құны салыстырмалы түрде жоғары.

● Графитті және субстраттық тұқым станциясы

✔ Жоғары тазалық графиті жоғары температуралы тұрақтылықты қамтамасыз етеді.

✔ Тыйым стендінің дизайны ауа ағынының біркелкілі және жылу өткізгіштігін де ескеруі керек.

● Атмосфералық басқару құрылғысы

✔ реакция ортасының тазалығы мен тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін газды жеткізудің жоғары жүйесі мен қысым реттейтін клапанмен жабдықталған.

● Температура өрісі біркелкілік дизайны

✔ Қабырғалы қалыңдығының қалыңдығын оңтайландыру арқылы, қыздыру элементін тарату және жылу қалқанының құрылымы, температура өрісінің біркелкі таралуы қол жеткізіледі, жылу кернеуінің кристаллға әсерін азайтады.

2.2 Температура өрісі және жылу градиенті дизайны

✔ Температура өрісінің біркелкілігінің маңыздылығы: Температураның біркелкі емес өрісі жергілікті өсу қарқыны мен кристалл ішіндегі ақауларға әкеледі. Температура өрісінің біркелкілігін дизайн және жылу қалқанын оңтайландыру арқылы едәуір жақсаруы мүмкін.

✔ Жылу градиентін нақты бақылау: Температура айырмашылығын азайту үшін жылытқыштардың таралуын реттеңіз және жылу қалқандарын әр түрлі аймақтарды бөлу үшін пайдаланыңыз. Себебі жылу градиенттері кристаллдың қалыңдығы мен беткі қабатына тікелей әсер етеді.

2.3 Кристалл өсу процесінің мониторинг жүйесі

✔ Температураны бақылау: Сублимация аймағының және тұқым аймағының нақты уақыттағы температурасын бақылау үшін талшықты-оптикалық температура сенсорларын қолданыңыз. Деректермен кері байланыс жүйесі автоматты түрде қыздыру қуатын автоматты түрде реттей алады.

✔ Өсуді бақылау: Кристалл бетінің өсу қарқынын өлшеу үшін лазерлік интерферометрияны қолданыңыз. Процесті динамикалық түрде оңтайландыру үшін модельдеу алгоритмдерімен мониторинг деректерін біріктіріңіз.

3. Кремний карбидінің кристалды пешінің техникалық қиындықтары қандай?

Кремсон Карбидінің техникалық бостандығы кристалды пештің техникалық бостандығы негізінен жоғары температуралы материалдарда, температура өрісін бақылау, ақауды болдырмау және мөлшерді кеңейту.

3.1 Жоғары температуралы материалдарды таңдау және сын-қатерлер

Графигіөте жоғары температурада оңай тотықтырады жәнеSic жабыныТотығу кедергісін жақсарту үшін қосу керек. Қаптау сапасы пештің өміріне тікелей әсер етеді.

Қыздыру элементінің өмірі және температура шегі. Жоғары температуралы төзімділік сымдары шаршауға жоғары қарсылық қажет. Индукциялық жылу жабдықтары катушкаларды жылу тарату дизайнын оңтайландыруы керек.

3.2 Температура мен жылу өрісін дәл бақылау

Біркелкі емес жылулық өрістің әсері қателіктер мен дислокацияның жоғарылауына әкеледі. Пештің термиялық далалық модельдеу моделін алдын-ала анықтау үшін оңтайландыру керек.

Жоғары температуралы бақылау жабдықтарының сенімділігі. Жоғары температуралы датчиктер радиацияға және жылу шоктарына төзімді болуы керек.

3.3 Кристалл ақауларын бақылау

Күту ақаулары, дислокация және полиморфты будандар - бұл негізгі ақау түрлері. Жылу өрісі мен атмосфераны оңтайландыру кемшіліктердің тығыздығын төмендетуге көмектеседі.

Желілік көздерді бақылау. Жоғары тазалық материалдарын және пештің тығыздауын қолдану қоспалық басу үшін өте маңызды.

3.4 Үлкен көлемдегі кристалды өсу мәселелері

Көлемді кеңейту үшін жылу өрісінің біркелкілігінің талаптары. Кристалл өлшемі 4 дюймден 8 дюймден 8 дюймден бастап кеңейтілгенде, температура өрісі біркелкілік дизайнын толығымен жаңарту керек.

Шешім және проблемаларды бұзу. Термиялық стресс градиентін азайту арқылы кристалды деформацияны азайтыңыз.

4. Жоғары сапалы SIC кристалдарын өсіруге арналған шикізат қандай?

Ветек жартылайдюсторы жаңа SIC-тің жалғыз кристалды шикізатын жасады -Жоғары тазалық CVD SIC шикізаты. Бұл өнім ішкі алшақтықты толтырады және бүкіл әлем бойынша жетекші деңгейде және бәсекелестіктің ұзақ мерзімді жетекші лауазымында болады. Дәстүрлі кремний карбид шикізаты жоғары сапалы кремний мен графиттің реакциясы арқылы шығарылады, олар жоғары, тазалық аз және мөлшері аз.

Ветек Жартылай өткізгіштің сұйық етерленген технологиясы метилтрихлоросиланды химиялық бумен тұндыру арқылы кремний карбид шикізатын өндіру үшін пайдаланады, ал негізгі өнім - тұз қышқылы. Гидрошк қышқылы сілтілермен бейтараптандыру арқылы тұзды құра алады және қоршаған ортаға ластануды тудырмайды. 

Сонымен бірге, метилтрихлоросилан - арзан және кең көздері бар кең таралған өндірістік газ, әсіресе Қытай метилтрайхлоросиланның негізгі өндірушісі болып табылады. Сондықтан, Ветек жартылай өткізгіштің жоғары тазалығыCVD SIC шикізатыКомпанияның құны мен сапасы бойынша халықаралық жетекшілік ететін халықаралық бәсекеге қабілеттілік

✔ Үлкен көлем және жоғары тығыздық: Бөлшектердің орташа мөлшері шамамен 4-10 мм, ал отандық Acheson шикізатының бөлшектер мөлшері <2,5 мм. Дәл осындай көлемі 1,5 кг-тан астам шикізатқа ие бола алады, бұл шикізаттың графигін жеткіліксіз жеткізе, шикізат графигін жеткіліксіз жеткізу, көміртекті орау және кристалл сапасын жақсарту мәселесін шешуге бағытталған.

✔ төмен SI / C қатынасы: Бұл SI-дің ішінара қысымының жоғарылауымен туындаған ақауларды азайтуға болатын Acheson шикізатына қарағанда 1: 1-ге жақын.

✔ Жоғары шығыс мәні: Өскен шикізат әлі де прототипті сақтайды, қайта кристалдануды азайтады, шикізаттың графигін азайтады, көміртекті орау ақауларын азайтады және кристалдардың сапасын жақсартады.

✔ Жоғары тазалық: CVD әдісімен өндірілген шикізаттың тазалығы өзін-өзі итермелі әдісінің Acheson шикізатына қарағанда жоғары. Азоттың құрамы қосымша тазартусыз 0,09-ға жетті. Бұл шикізат жартылай оқшаулағыш өрісте де маңызды рөл атқара алады.

✔ Төменгі құны: Бірыңғай булану деңгейі өнімнің сапасын бақылауды жеңілдетеді, сонымен қатар шикізаттың кәдеге жарату жылдамдығын арттыру (кәдеге жарату бағамы), 50%, 4,5 кг шикізат 3,5 кг қоқыс шығарады), шығындарды азайту.

✔ Адамның қателіктерінің төмендігі: Химиялық будың тұнбасы адам жұмысымен енгізілген қоспалардан аулақ болады.