8 انچ سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل گروتھ فرنس ٹیکنالوجی پر مبنی ہے۔

سلکان کاربائیڈ اعلی درجہ حرارت، ہائی فریکوئنسی، ہائی پاور اور ہائی وولٹیج آلات بنانے کے لیے ایک مثالی مواد ہے۔ پیداوار کی کارکردگی کو بہتر بنانے اور اخراجات کو کم کرنے کے لیے، بڑے سائز کے سلکان کاربائیڈ سبسٹریٹس کی تیاری ایک اہم ترقی کی سمت ہے۔ کے عمل کی ضروریات کا مقصد8 انچ سلکان کاربائیڈ (SIC) سنگل کرسٹل گروتھ، سلکان کاربائیڈ فزیکل وانپ ٹرانسپورٹ (PVT) کے طریقہ کار کے نمو کے طریقہ کار کا تجزیہ کیا گیا، حرارتی نظام (TaC گائیڈ رنگ، TaC Coated Crucible،ٹی اے سی لیپت حلقے، ٹی اے سی کوٹیڈ پلیٹ، ٹی اے سی کوٹیڈ تھری پیٹل رنگ، ٹی اے سی کوٹیڈ تھری پیٹل کروسیبل، ٹی اے سی لیپت ہولڈر، غیر محفوظ گریفائٹ، نرم فیلٹ، سخت فیلٹ سی سی کوٹڈ کرسٹل گروتھ سسیپٹر اور دیگرSiC سنگل کرسٹل گروتھ پروسیس اسپیئر پارٹسVeTek Semiconductor کی طرف سے فراہم کیے گئے ہیں )، سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل گروتھ فرنس کی کروسیبل گردش اور پروسیس پیرامیٹر کنٹرول ٹیکنالوجی کا مطالعہ کیا گیا، اور تھرمل فیلڈ سمولیشن تجزیہ اور عمل کے تجربات کے ذریعے 8 انچ کے کرسٹل کو کامیابی کے ساتھ تیار اور بڑھایا گیا۔

0 تعارف

سلکان کاربائیڈ (SiC) تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹر مواد کا ایک عام نمائندہ ہے۔ اس میں کارکردگی کے فوائد ہیں جیسے بڑے بینڈ گیپ کی چوڑائی، زیادہ بریک ڈاؤن الیکٹرک فیلڈ، اور اعلی تھرمل چالکتا۔ یہ اعلی درجہ حرارت، ہائی پریشر اور ہائی فریکوئنسی والے شعبوں میں اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے، اور سیمی کنڈکٹر میٹریل ٹیکنالوجی کے میدان میں ترقی کی اہم سمتوں میں سے ایک بن گیا ہے۔ اس میں نئی ​​انرجی گاڑیوں، فوٹو وولٹک پاور جنریشن، ریل ٹرانسپورٹیشن، سمارٹ گرڈ، 5G کمیونیکیشن، سیٹلائٹ، ریڈار اور دیگر شعبوں میں ایپلی کیشن کی ضروریات کی ایک وسیع رینج ہے۔ اس وقت، سلکان کاربائیڈ کرسٹل کی صنعتی نمو بنیادی طور پر فزیکل ویپر ٹرانسپورٹ (PVT) کا استعمال کرتی ہے، جس میں ملٹی فیز، ملٹی کمپوننٹ، ایک سے زیادہ ہیٹ اور ماس ٹرانسفر اور میگنیٹو الیکٹرک ہیٹ فلو تعامل کے پیچیدہ ملٹی فزیکل فیلڈ کپلنگ کے مسائل شامل ہیں۔ لہذا، PVT ترقی کے نظام کا ڈیزائن مشکل ہے، اور عمل کے پیرامیٹر کی پیمائش اور کنٹرول کے دورانکرسٹل ترقی کے عملمشکل ہے، جس کے نتیجے میں بڑھے ہوئے سلکان کاربائیڈ کرسٹل کے معیار کے نقائص اور چھوٹے کرسٹل سائز کو کنٹرول کرنے میں دشواری کا سامنا کرنا پڑتا ہے، تاکہ سلکان کاربائیڈ والے آلات کی قیمت بطور سبسٹریٹ زیادہ رہے۔

سلیکن کاربائیڈ مینوفیکچرنگ کا سامان سلکان کاربائیڈ ٹیکنالوجی اور صنعتی ترقی کی بنیاد ہے۔ سلیکون کاربائیڈ سنگل کرسٹل گروتھ فرنس کی تکنیکی سطح، عمل کی صلاحیت اور آزادانہ گارنٹی بڑے سائز اور زیادہ پیداوار کی سمت میں سلیکون کاربائیڈ مواد کی ترقی کی کلید ہے، اور یہ بھی اہم عوامل ہیں جو تیسری نسل کی سیمی کنڈکٹر صنعت کو آگے بڑھاتے ہیں۔ کم قیمت اور بڑے پیمانے کی سمت میں ترقی. فی الحال، ہائی وولٹیج، ہائی پاور اور ہائی فریکوئنسی سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز کی ترقی میں نمایاں پیش رفت ہوئی ہے، لیکن آلات کی پیداواری کارکردگی اور تیاری کی لاگت ان کی نشوونما کو محدود کرنے کا ایک اہم عنصر بن جائے گی۔ سبسٹریٹ کے طور پر سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل والے سیمی کنڈکٹر آلات میں، سبسٹریٹ کی قدر سب سے بڑا تناسب، تقریباً 50 فیصد ہے۔ بڑے سائز کے اعلیٰ معیار کے سلکان کاربائیڈ کرسٹل کی نمو کے آلات کی ترقی، سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل سبسٹریٹس کی پیداوار اور شرح نمو کو بہتر بنانا، اور پیداواری لاگت کو کم کرنا متعلقہ آلات کے اطلاق کے لیے کلیدی اہمیت کا حامل ہے۔ پیداواری صلاحیت کی فراہمی کو بڑھانے اور سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز کی اوسط لاگت کو مزید کم کرنے کے لیے، سلکان کاربائیڈ سبسٹریٹس کے سائز کو بڑھانا ایک اہم طریقہ ہے۔ اس وقت، بین الاقوامی مین اسٹریم سلکان کاربائیڈ سبسٹریٹ کا سائز 6 انچ ہے، اور یہ تیزی سے 8 انچ تک بڑھ رہا ہے۔

8 انچ کی سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل گروتھ فرنس کی ترقی میں جن اہم ٹیکنالوجیز کو حل کرنے کی ضرورت ہے ان میں شامل ہیں: 1) چھوٹے شعاعی درجہ حرارت کا میلان حاصل کرنے کے لیے بڑے سائز کے تھرمل فیلڈ ڈھانچے کا ڈیزائن اور ترقی کے لیے موزوں ایک بڑا طول بلد درجہ حرارت کا میلان۔ 8 انچ سلکان کاربائیڈ کرسٹل کا۔ 2) بڑے سائز کے کروسیبل گردش اور کوائل کو اٹھانے اور کم کرنے کا طریقہ کار، تاکہ کرسٹل بڑھنے کے عمل کے دوران کروسیبل گھومتا رہے اور 8 انچ کے کرسٹل کی مستقل مزاجی کو یقینی بنانے اور بڑھوتری اور موٹائی کو آسان بنانے کے لیے عمل کی ضروریات کے مطابق کوائل کے مقابلے میں حرکت کرے۔ . 3) متحرک حالات کے تحت عمل کے پیرامیٹرز کا خودکار کنٹرول جو اعلیٰ معیار کے سنگل کرسٹل نمو کے عمل کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔

1 پی وی ٹی کرسٹل گروتھ میکانزم

PVT طریقہ یہ ہے کہ SiC سورس کو ایک بیلناکار گھنے گریفائٹ کروسیبل کے نیچے رکھ کر سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل تیار کیا جائے، اور SiC سیڈ کرسٹل کو کروسیبل کور کے قریب رکھا جاتا ہے۔ کروسیبل کو ریڈیو فریکوئنسی انڈکشن یا مزاحمت کے ذریعے 2 300 ~ 2 400 ℃ تک گرم کیا جاتا ہے، اور گریفائٹ کے ذریعے موصل یا موصل کیا جاتا ہے۔غیر محفوظ گریفائٹ. SiC ماخذ سے بیج کرسٹل تک منتقل ہونے والے اہم مادے Si، Si2C مالیکیولز اور SiC2 ہیں۔ سیڈ کرسٹل کا درجہ حرارت نچلے مائیکرو پاؤڈر سے تھوڑا کم ہونے کے لیے کنٹرول کیا جاتا ہے، اور کروسیبل میں ایک محوری درجہ حرارت کا میلان بنتا ہے۔ جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے، سیلیکون کاربائیڈ مائیکرو پاؤڈر اعلی درجہ حرارت پر مختلف گیس فیز کے اجزاء کی ری ایکشن گیسیں تشکیل دینے کے لیے سبلیمیٹ ہو جاتا ہے، جو درجہ حرارت کے میلان کی ڈرائیو کے تحت کم درجہ حرارت کے ساتھ سیڈ کرسٹل تک پہنچتی ہے اور اس پر کرسٹلائز ہو کر ایک بیلناکار شکل اختیار کر لیتی ہے۔ سلکان کاربائیڈ پنڈ.

PVT کی ترقی کے اہم کیمیائی رد عمل یہ ہیں:

SiC(s)⇌Si(g)+C(s) (1)

2SiC⇌Si2C(g)+C(s) (2)

2SiC⇌SiC2(g)+Si(l,g) (3)

SiC(s)⇌SiC(g) (4)

SiC سنگل کرسٹل کی PVT ترقی کی خصوصیات یہ ہیں:

1) دو گیس ٹھوس انٹرفیس ہیں: ایک گیس-SiC پاؤڈر انٹرفیس، اور دوسرا گیس کرسٹل انٹرفیس ہے۔

2) گیس کا مرحلہ دو قسم کے مادوں پر مشتمل ہوتا ہے: ایک نظام میں داخل ہونے والے غیر فعال مالیکیولز۔ دوسرا گیس فیز جزو SimCn ہے جو کہ سڑن اور سربلندی سے تیار ہوتا ہے۔ایس سی پاؤڈر. گیس فیز کے اجزاء SimCn ایک دوسرے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں، اور نام نہاد کرسٹل لائن گیس فیز کے اجزاء SimCn کا ایک حصہ جو کرسٹلائزیشن کے عمل کی ضروریات کو پورا کرتا ہے SiC کرسٹل میں بڑھے گا۔

3) ٹھوس سلیکون کاربائیڈ پاؤڈر میں، ٹھوس مرحلے کے رد عمل ان ذرات کے درمیان رونما ہوں گے جو سبلیمیٹ نہیں ہوئے ہیں، جن میں کچھ ذرات سنٹرنگ کے ذریعے غیر محفوظ سیرامک ​​باڈیز بناتے ہیں، کچھ ذرات ایک مخصوص پارٹیکل سائز کے ساتھ دانے بناتے ہیں اور کرسٹاللائزیشن ری ایکشن کے ذریعے کرسٹاللوگرافک مورفولوجی، اور کچھ۔ سلیکن کاربائیڈ کے ذرات جو غیر سٹوچیومیٹرک سڑن اور سربلندی کی وجہ سے کاربن سے بھرپور ذرات یا کاربن کے ذرات میں تبدیل ہوتے ہیں۔

4) کرسٹل کی نشوونما کے عمل کے دوران، دو مرحلے میں تبدیلیاں رونما ہوں گی: ایک یہ کہ ٹھوس سلکان کاربائیڈ پاؤڈر کے ذرات غیر سٹوچیومیٹرک سڑن اور سبلیمیشن کے ذریعے گیس فیز کے اجزاء SimCn میں تبدیل ہو جاتے ہیں، اور دوسرا یہ کہ گیس فیز کے اجزاء SimCn میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ کرسٹلائزیشن کے ذریعے جالی کے ذرات میں۔

2 آلات کا ڈیزائن جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے، سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل گروتھ فرنس میں بنیادی طور پر شامل ہیں: اوپری کور اسمبلی، چیمبر اسمبلی، ہیٹنگ سسٹم، کروسیبل روٹیشن میکانزم، لوئر کور لفٹنگ میکانزم، اور برقی کنٹرول سسٹم۔

2.1 ہیٹنگ سسٹم جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے، ہیٹنگ سسٹم انڈکشن ہیٹنگ کو اپناتا ہے اور ایک انڈکشن کوائل پر مشتمل ہوتا ہے۔گریفائٹ کروسیبلایک موصلیت کی تہہ (سخت محسوس ہوا, نرم محسوس ہوا)، وغیرہ۔ جب درمیانی تعدد الٹرنٹنگ کرنٹ گریفائٹ کروسیبل کے باہر کے ارد گرد ملٹی ٹرن انڈکشن کوائل سے گزرتا ہے، تو اسی فریکوئنسی کا ایک حوصلہ افزائی مقناطیسی فیلڈ گریفائٹ کروسیبل میں تشکیل پائے گا، جس سے ایک الیکٹرو موٹیو قوت پیدا ہوگی۔ چونکہ اعلی پاکیزگی والے گریفائٹ کروسیبل مواد میں اچھی چالکتا ہے، اس لیے کروسیبل دیوار پر ایک حوصلہ افزائی کرنٹ پیدا ہوتا ہے، جو ایک ایڈی کرنٹ بناتا ہے۔ لورینٹز فورس کے عمل کے تحت، حوصلہ افزائی شدہ کرنٹ آخر کار کروسیبل کی بیرونی دیوار (یعنی جلد کا اثر) پر اکٹھا ہو جائے گا اور آہستہ آہستہ ریڈیل سمت کے ساتھ کمزور ہو جائے گا۔ ایڈی کرنٹ کے وجود کی وجہ سے، کروسیبل کی بیرونی دیوار پر جول حرارت پیدا ہوتی ہے، جو نمو کے نظام کا حرارتی ذریعہ بنتی ہے۔ جول حرارت کا سائز اور تقسیم براہ راست کروسیبل میں درجہ حرارت کے میدان کا تعین کرتی ہے، جس کے نتیجے میں کرسٹل کی نشوونما متاثر ہوتی ہے۔

جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے، انڈکشن کوائل ہیٹنگ سسٹم کا ایک اہم حصہ ہے۔ یہ آزاد کنڈلی ڈھانچے کے دو سیٹوں کو اپناتا ہے اور بالترتیب بالترتیب اوپری اور نچلے درست حرکت کے میکانزم سے لیس ہے۔ پورے ہیٹنگ سسٹم کا زیادہ تر برقی حرارت کا نقصان کنڈلی کے ذریعے برداشت کیا جاتا ہے، اور زبردستی کولنگ کرنا ضروری ہے۔ کنڈلی کو تانبے کی ٹیوب سے زخم کیا جاتا ہے اور اندر پانی سے ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔ حوصلہ افزائی کرنٹ کی فریکوئنسی رینج 8~12 kHz ہے۔ انڈکشن ہیٹنگ کی فریکوئنسی گریفائٹ کروسیبل میں برقی مقناطیسی فیلڈ کی دخول کی گہرائی کا تعین کرتی ہے۔ کوائل موشن میکانزم موٹر سے چلنے والے اسکرو پیئر میکانزم کا استعمال کرتا ہے۔ انڈکشن کوائل انڈکشن پاور سپلائی کے ساتھ تعاون کرتا ہے تاکہ پاؤڈر کی سربلندی حاصل کرنے کے لیے اندرونی گریفائٹ کروسیبل کو گرم کر سکے۔ ایک ہی وقت میں، کنڈلی کے دو سیٹوں کی طاقت اور رشتہ دار پوزیشن کو کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ بیج کرسٹل میں درجہ حرارت کو نچلے مائکرو پاؤڈر سے کم کیا جا سکے، جس سے بیج کرسٹل اور پاؤڈر کے درمیان ایک محوری درجہ حرارت کا میلان بنتا ہے۔ کروسیبل، اور سلکان کاربائیڈ کرسٹل پر ایک معقول شعاعی درجہ حرارت کا میلان تشکیل دیتا ہے۔

2.2 بڑے سائز کی ترقی کے دوران Crucible گردش کا طریقہ کارسلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل، گہا کے ویکیوم ماحول میں کروسیبل کو عمل کی ضروریات کے مطابق گھومتا رہتا ہے، اور گراڈینٹ تھرمل فیلڈ اور گہا میں کم پریشر والی حالت کو مستحکم رکھنے کی ضرورت ہے۔ جیسا کہ شکل 5 میں دکھایا گیا ہے، کروسیبل کی مستحکم گردش حاصل کرنے کے لیے موٹر سے چلنے والے گیئر جوڑے کا استعمال کیا جاتا ہے۔ گھومنے والی شافٹ کی متحرک سگ ماہی کو حاصل کرنے کے لیے مقناطیسی سیال سگ ماہی کا ڈھانچہ استعمال کیا جاتا ہے۔ مقناطیسی سیال مہر مقناطیس، مقناطیسی قطب کے جوتے اور مقناطیسی آستین کے درمیان بننے والے ایک گھومنے والے مقناطیسی فیلڈ سرکٹ کا استعمال کرتی ہے تاکہ قطب کے جوتے کی نوک اور آستین کے درمیان مقناطیسی مائع کو مضبوطی سے جذب کر کے O-ring نما سیال کی انگوٹھی بنا سکے، مکمل طور پر بلاک ہو جائے۔ سیل کے مقصد کو حاصل کرنے کے لئے خلا. جب گردشی حرکت فضا سے ویکیوم چیمبر میں منتقل ہوتی ہے تو، مائع O-ring متحرک سگ ماہی آلہ استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ٹھوس سگ ماہی میں آسان لباس اور کم زندگی کے نقصانات پر قابو پایا جا سکے، اور مائع مقناطیسی سیال پوری مہر بند جگہ کو بھر سکتا ہے، اس طرح ان تمام چینلز کو مسدود کرنا جو ہوا کو لیک کر سکتے ہیں، اور کروسیبل موومنٹ اور رکنے کے دو عمل میں صفر رساو کو حاصل کر سکتے ہیں۔ مقناطیسی سیال اور کروسیبل سپورٹ مقناطیسی سیال اور کروسیبل سپورٹ کے اعلی درجہ حرارت کے اطلاق کو یقینی بنانے اور تھرمل فیلڈ اسٹیٹ کے استحکام کو حاصل کرنے کے لیے واٹر کولنگ ڈھانچہ اپناتا ہے۔

2.3 لوئر کور لفٹنگ میکانزم

لوئر کور لفٹنگ میکانزم ایک ڈرائیو موٹر، ​​ایک بال سکرو، ایک لکیری گائیڈ، ایک لفٹنگ بریکٹ، ایک فرنس کور اور فرنس کور بریکٹ پر مشتمل ہوتا ہے۔ موٹر ایک ریڈوسر کے ذریعے سکرو گائیڈ جوڑی سے منسلک فرنس کور بریکٹ کو چلاتی ہے تاکہ نچلے کور کی اوپر اور نیچے کی حرکت کو محسوس کیا جا سکے۔

لوئر کور لفٹنگ میکانزم بڑے سائز کے کروسیبلز کی جگہ کا تعین اور ہٹانے میں سہولت فراہم کرتا ہے، اور اس سے بھی اہم بات یہ ہے کہ فرنس کے نچلے حصے کی سگ ماہی کی وشوسنییتا کو یقینی بناتا ہے۔ پورے عمل کے دوران، چیمبر میں دباؤ کی تبدیلی کے مراحل ہوتے ہیں جیسے ویکیوم، ہائی پریشر، اور کم پریشر۔ نچلے کور کی کمپریشن اور سگ ماہی کی حالت عمل کی وشوسنییتا کو براہ راست متاثر کرتی ہے۔ ایک بار جب مہر اعلی درجہ حرارت کے تحت ناکام ہوجائے تو، پورے عمل کو ختم کردیا جائے گا۔ موٹر سروو کنٹرول اور لمیٹ ڈیوائس کے ذریعے، نچلے کور اسمبلی اور چیمبر کی سختی کو کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ فرنس چیمبر کی سگ ماہی کی انگوٹی کو کمپریشن اور سیل کرنے کی بہترین حالت حاصل ہو سکے تاکہ عمل کے دباؤ کے استحکام کو یقینی بنایا جا سکے، جیسا کہ شکل 6 میں دکھایا گیا ہے۔ .

2.4 الیکٹریکل کنٹرول سسٹم سلیکون کاربائیڈ کرسٹل کی نشوونما کے دوران، برقی کنٹرول سسٹم کو مختلف عمل کے پیرامیٹرز کو درست طریقے سے کنٹرول کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جس میں بنیادی طور پر کوائل کی پوزیشن کی اونچائی، کروسیبل گردش کی شرح، حرارتی طاقت اور درجہ حرارت، مختلف خصوصی گیس کی مقدار کا بہاؤ، اور کھلنا شامل ہے۔ متناسب والو.

جیسا کہ شکل 7 میں دکھایا گیا ہے، کنٹرول سسٹم ایک پروگرام ایبل کنٹرولر کو سرور کے طور پر استعمال کرتا ہے، جو کنڈلی اور کروسیبل کے موشن کنٹرول کو محسوس کرنے کے لیے بس کے ذریعے سروو ڈرائیور سے منسلک ہوتا ہے۔ یہ معیاری MobusRTU کے ذریعے درجہ حرارت کنٹرولر اور بہاؤ کنٹرولر سے جڑا ہوا ہے تاکہ درجہ حرارت، دباؤ اور خصوصی پروسیس گیس کے بہاؤ کو حقیقی وقت میں کنٹرول کیا جا سکے۔ یہ ایتھرنیٹ کے ذریعے کنفیگریشن سافٹ ویئر کے ساتھ مواصلت قائم کرتا ہے، نظام کی معلومات کا حقیقی وقت میں تبادلہ کرتا ہے، اور میزبان کمپیوٹر پر مختلف پروسیس پیرامیٹر کی معلومات دکھاتا ہے۔ آپریٹرز، پراسیس اہلکار اور مینیجرز انسانی مشین انٹرفیس کے ذریعے کنٹرول سسٹم کے ساتھ معلومات کا تبادلہ کرتے ہیں۔

کنٹرول سسٹم تمام فیلڈ ڈیٹا اکٹھا کرنے، تمام ایکچیوٹرز کے آپریٹنگ اسٹیٹس کا تجزیہ اور میکانزم کے درمیان منطقی تعلق کو انجام دیتا ہے۔ پروگرام ایبل کنٹرولر میزبان کمپیوٹر کی ہدایات وصول کرتا ہے اور سسٹم کے ہر ایکچیویٹر کا کنٹرول مکمل کرتا ہے۔ خودکار پروسیس مینو کی عملدرآمد اور حفاظت کی حکمت عملی سبھی قابل پروگرام کنٹرولر کے ذریعہ انجام دی جاتی ہے۔ قابل پروگرام کنٹرولر کا استحکام عمل مینو آپریشن کے استحکام اور حفاظت کی وشوسنییتا کو یقینی بناتا ہے۔

اوپری کنفیگریشن ریئل ٹائم میں قابل پروگرام کنٹرولر کے ساتھ ڈیٹا ایکسچینج کو برقرار رکھتی ہے اور فیلڈ ڈیٹا دکھاتی ہے۔ یہ آپریشن انٹرفیس سے لیس ہے جیسے ہیٹنگ کنٹرول، پریشر کنٹرول، گیس سرکٹ کنٹرول اور موٹر کنٹرول، اور انٹرفیس پر مختلف پیرامیٹرز کی سیٹنگ ویلیوز میں ترمیم کی جا سکتی ہے۔ الارم کے پیرامیٹرز کی حقیقی وقت کی نگرانی، اسکرین الارم ڈسپلے فراہم کرنا، الارم کی موجودگی اور بحالی کا وقت اور تفصیلی ڈیٹا ریکارڈ کرنا۔ تمام پراسیس ڈیٹا، اسکرین آپریشن کے مواد اور آپریشن کے وقت کی ریئل ٹائم ریکارڈنگ۔ پروسیس کے مختلف پیرامیٹرز کے فیوژن کنٹرول کو پروگرام ایبل کنٹرولر کے اندر بنیادی کوڈ کے ذریعے محسوس کیا جاتا ہے، اور عمل کے زیادہ سے زیادہ 100 مراحل کو حاصل کیا جا سکتا ہے۔ ہر مرحلے میں ایک درجن سے زیادہ عمل کے پیرامیٹرز شامل ہوتے ہیں جیسے کہ عمل کے آپریشن کا وقت، ہدف کی طاقت، ہدف کا دباؤ، آرگن کا بہاؤ، نائٹروجن کا بہاؤ، ہائیڈروجن کا بہاؤ، کروسیبل پوزیشن اور کروسیبل کی شرح۔

3 تھرمل فیلڈ سمولیشن تجزیہ

تھرمل فیلڈ سمولیشن تجزیہ ماڈل قائم کیا گیا ہے۔ شکل 8 کروسیبل گروتھ چیمبر میں درجہ حرارت کے بادل کا نقشہ ہے۔ 4H-SiC سنگل کرسٹل کی ترقی کے درجہ حرارت کی حد کو یقینی بنانے کے لیے، بیج کرسٹل کا مرکز درجہ حرارت 2200℃، اور کنارے کا درجہ حرارت 2205.4℃ ہے۔ اس وقت، کروسیبل ٹاپ کا مرکز کا درجہ حرارت 2167.5 ℃ ہے، اور پاؤڈر ایریا (سائیڈ نیچے) کا سب سے زیادہ درجہ حرارت 2274.4 ℃ ہے، جو ایک محوری درجہ حرارت کا میلان بناتا ہے۔

کرسٹل کی شعاعی تدریجی تقسیم کو شکل 9 میں دکھایا گیا ہے۔ بیج کرسٹل کی سطح کا نچلا پس منظر درجہ حرارت کا میلان مؤثر طریقے سے کرسٹل کی نشوونما کی شکل کو بہتر بنا سکتا ہے۔ موجودہ حساب سے ابتدائی درجہ حرارت کا فرق 5.4℃ ہے، اور مجموعی شکل تقریباً فلیٹ اور قدرے محدب ہے، جو شعاعی درجہ حرارت کنٹرول کی درستگی اور بیج کرسٹل کی سطح کی یکسانیت کی ضروریات کو پورا کر سکتی ہے۔

خام مال کی سطح اور بیج کرسٹل کی سطح کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کو شکل 10 میں دکھایا گیا ہے۔ مواد کی سطح کا مرکز درجہ حرارت 2210℃ ہے، اور مادی سطح اور بیج کے درمیان 1℃/cm کا طول بلد درجہ حرارت کا میلان بنتا ہے۔ کرسٹل سطح، جو ایک مناسب حد کے اندر ہے۔

شرح نمو کا تخمینہ شکل 11 میں دکھایا گیا ہے۔ بہت تیز شرح نمو نقائص کے امکان کو بڑھا سکتی ہے جیسے پولیمورفزم اور ڈس لوکیشن۔ موجودہ تخمینہ شدہ شرح نمو 0.1 ملی میٹر فی گھنٹہ کے قریب ہے، جو کہ ایک معقول حد کے اندر ہے۔

تھرمل فیلڈ سمولیشن کے تجزیہ اور حساب کے ذریعے، یہ پتہ چلا ہے کہ بیج کرسٹل کا مرکز کا درجہ حرارت اور کنارے کا درجہ حرارت 8 انچ کے کرسٹل کے ریڈیل درجہ حرارت کے میلان سے ملتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، کروسیبل کا اوپر اور نیچے کرسٹل کی لمبائی اور موٹائی کے لیے موزوں محوری درجہ حرارت کا میلان بناتا ہے۔ ترقی کے نظام کا موجودہ حرارتی طریقہ 8 انچ سنگل کرسٹل کی ترقی کو پورا کر سکتا ہے۔

4 تجرباتی ٹیسٹ

اس کا استعمال کرتے ہوئےسلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل گروتھ فرنستھرمل فیلڈ سمولیشن کے درجہ حرارت کے میلان کی بنیاد پر، کروسیبل ٹاپ ٹمپریچر، کیویٹی پریشر، کروسیبل گردش کی رفتار، اور اوپری اور نچلے کنڈلی کی رشتہ دار پوزیشن جیسے پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کرکے، ایک سلکان کاربائیڈ کرسٹل گروتھ ٹیسٹ کیا گیا۔ ، اور ایک 8 انچ سلکان کاربائیڈ کرسٹل حاصل کیا گیا تھا (جیسا کہ شکل 12 میں دکھایا گیا ہے)۔

5 نتیجہ

8 انچ سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل کی نشوونما کے لیے کلیدی ٹیکنالوجیز، جیسے گریڈینٹ تھرمل فیلڈ، کروسیبل موشن میکانزم، اور عمل کے پیرامیٹرز کا خودکار کنٹرول، کا مطالعہ کیا گیا۔ کروسیبل گروتھ چیمبر میں تھرمل فیلڈ کو مثالی درجہ حرارت میلان حاصل کرنے کے لئے نقلی اور تجزیہ کیا گیا تھا۔ جانچ کے بعد، ڈبل کنڈلی انڈکشن ہیٹنگ کا طریقہ بڑے سائز کی نمو کو پورا کر سکتا ہے۔سلکان کاربائیڈ کرسٹل. اس ٹیکنالوجی کی تحقیق اور ترقی 8 انچ کاربائیڈ کرسٹل حاصل کرنے کے لیے سازوسامان کی ٹیکنالوجی فراہم کرتی ہے، اور سلیکون کاربائیڈ کی صنعت کاری کو 6 انچ سے 8 انچ تک منتقل کرنے کے لیے سازوسامان کی بنیاد فراہم کرتی ہے، جس سے سلیکون کاربائیڈ مواد کی افزائش کی کارکردگی میں بہتری آتی ہے اور اخراجات کم ہوتے ہیں۔