پي وي ٽي سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل جي واڌ: اعليٰ پيداوار واري سي آءِ سي ڪرسٽل جي پيداوار لاءِ جديد حرارتي فيلڊ مواد

جيئن ته عالمي پاور سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري برقي گاڏين، قابل تجديد توانائي سسٽم، ۽ هاءِ وولٽيج صنعتي شعبن ۾ ايپليڪيشنن لاءِ سلڪون ڪاربائيڊ (SiC) ڊوائيسز کي اپنائڻ کي تيز ڪري رهي آهي، وڏي قطر، گهٽ خرابي واري SiC سبسٽريٽس جي گهرج وڌي رهي آهي. PVT سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل گروٿ ٽيڪنالاجي هن پيداواري انقلاب جي دل ۾ آهي ۽ ايندڙ نسل جي پاور اليڪٽرانڪ ڊوائيسز لاءِ اعليٰ معيار جي 4H-SiC سنگل ڪرسٽل پيدا ڪرڻ لاءِ مکيه وهڪرو ٽيڪنڪ آهي.

جديد پي وي ٽي سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل گروٿ سسٽم کي منهن ڏيڻ وارا وڏا چئلينج

ڏهاڪن جي ترقي جي باوجود، پي وي ٽي سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل جي واڌ سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار ۾ سڀ کان وڌيڪ چئلينجنگ عملن مان هڪ رهي ٿي. ڪرسٽل جي واڌ هڪ سيل ٿيل، تيز گرمي پد واري ماحول ۾ 2000 ° C کان وڌيڪ ٿيندي آهي، جتي سلڪون ڪاربائيڊ سورس مواد صحيح طور تي ڪنٽرول ٿيل درجه حرارت جي گريڊينٽ تحت ٻج جي ڪرسٽل تي ذيلي ۽ ٻيهر ٺهندا آهن. اهڙين انتهائي حالتن ۾، گرمي پد جي ورڇ، بخارات جي ٽرانسپورٽ ڪينيٽڪس، يا مواد جي پاڪائي ۾ معمولي اتار چڙهاؤ به ڪرسٽل مورفولوجي، پوليمورف استحڪام، ۽ خرابي جي ٺهڻ کي خاص طور تي متاثر ڪري سگهي ٿو.

PVT SiC ڪرسٽل جي واڌ ويجهه ۾ سڀ کان وڏي چئلينجن مان هڪ آهي ٿرمل فيلڊ جي ڊگهي مدت جي استحڪام. روايتي گريفائيٽ جزا مسلسل انتهائي رد عمل واري سلڪون تي مشتمل بخارات، جهڙوڪ Si، Si₂C، ۽ SiC₂ جي سامهون ايندا آهن. ڊگهي آپريشن دوران، اهي بخارات گريفائيٽ جي مٿاڇري سان لهه وچڙ ڪندا آهن، جنهن جي ڪري بتدريج مادي ڪٽاءُ، طول و عرض ۾ تبديليون، ۽ ٺهيل درجه حرارت جي ورڇ جي بگاڙ ٿيندي آهي. جيئن ٿرمل زون جي جاميٽري تبديل ٿيندي آهي، تيئن تيئن واڌ ويجهه جي انٽرفيس جي مٿان سپر سيچوريٽريڊ حالتن کي ڪنٽرول ڪرڻ ڏکيو ٿي ويندو آهي، جيڪو عام طور تي غير مستحڪم ڪرسٽل جي واڌ، واڌ جي شرح ۾ گهٽتائي، ۽ خرابي جي کثافت ۾ واڌ جو سبب بڻجندو آهي.

مادي جي پاڪائي پڻ هڪ اهم محدود ڪندڙ عنصر آهي. روايتي حرارتي فيلڊ مواد ۾ موجود نائٽروجن، بوران، ايلومينيم، ٽائيٽينيم، ۽ ٻين ڌاتوئي نجاستن جي مقدار جو سراغ لڳايو وڃي ٿو جيڪي تيز گرمي پد جي آپريشن دوران بخار جي مرحلي ۾ ڦهلجي وڃن ٿا. هڪ ڀيرو اهي نجاستون وڌندڙ ڪرسٽل ۾ داخل ٿين ٿيون، اهي 4H-SiC لٽيس اندر ڪيريئر ڪنسنٽريشن، مزاحمت، ۽ معاوضي جي رويي کي تبديل ڪن ٿيون. وڌيڪ اهم طور تي، نجاست تي هلندڙ نيوڪليشن واقعا مائڪروٽيوب، بيسل پلین ڊسلوڪيشن (BPDs)، اسڪرو ٽائپ ڊسلوڪيشن (TSDs)، ۽ ٻين ساخت جي خرابين جي ٺهڻ کي تيز ڪن ٿا، جيڪي سڌو سنئون ويفر جي پيداوار ۽ ڊائون اسٽريم ڊوائيسز جي اعتبار کي متاثر ڪن ٿا.

جيئن ته سلڪون ڪاربائيڊ (SiC) ٺاهيندڙ 6 انچ ويفر جي پيداوار کان 8 انچ ويفر جي پيداوار ڏانهن منتقل ٿي رهيا آهن، حرارتي فيلڊ استحڪام جي گهرج پڻ خاص طور تي وڌي وئي آهي. وڏن ڪرسٽل قطرن کي ڊگهي واڌ جي چڪر، سخت ريڊيل گرمي پد جي هڪجهڙائي، ۽ حرارتي دٻاءُ جي بهتر ڪنٽرول جي ضرورت هوندي آهي. روايتي گريفائيٽ تي ٻڌل حرارتي فيلڊ سسٽم اڪثر ڪري وڏي قطر جي ڪرسٽل جي واڌ لاءِ گهربل استحڪام کي برقرار رکڻ لاءِ جدوجهد ڪندا آهن، جنهن جي نتيجي ۾ وڌيڪ آپريٽنگ خرچ ۽ گهٽ پيداوار جي ڪارڪردگي هوندي آهي.

پي وي ٽي سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل جي واڌ لاءِ جديد ٿرمل فيلڊ مواد

1. انتهائي گرمي پد جي استحڪام لاءِ سي وي ڊي ٽي اي سي ڪوٽنگون

انهن چئلينجن کي منهن ڏيڻ لاءِ، جديد PVT سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل جي واڌ ويجهه ۾ ترقي يافته حرارتي فيلڊ انجنيئرنگ هڪ اهم محرڪ بڻجي چڪي آهي. هن علائقي ۾ سڀ کان وڌيڪ اثرائتي ترقي مان هڪ ڪيميائي بخار جمع (CVD) ٽينٽلم ڪاربائيڊ (TaC) ڪوٽنگن جو تعارف آهي. تقريبن 3880 ° C جي پگھلڻ واري نقطي ۽ سلڪون سان ڀريل بخار ماحول جي بهترين مزاحمت سان، TaC رد عمل واري عمل گيسن ۽ گريفائٽ سبسٽريٽس جي وچ ۾ هڪ مؤثر پکيڙ رڪاوٽ جو ڪم ڪري ٿو. TaC ڪوٽنگون گريفائٽ جي استعمال کي روڪين ٿيون ۽ وڌايل واڌ جي عرصي دوران جاميٽري استحڪام کي برقرار رکن ٿيون، انهي ڪري حرارتي فيلڊ جي هم آهنگي کي محفوظ رکڻ ۾ مدد ڪن ٿيون ۽ وڌيڪ مستحڪم ڪرسٽل واڌ جي حرڪيات کي سپورٽ ڪن ٿيون.

2. خرابي گهٽائڻ لاءِ اعليٰ پاڪائي وارو 7N سلڪون ڪاربائيڊ فيڊ اسٽاڪ

هڪ ٻي اهم ترقي ڪيميائي بخار جمع (CVD) ذريعي تيار ڪيل الٽرا-هاءِ-پيوريٽي SiC سورس مواد جو استعمال آهي. روايتي Acheson-پروسيس فيڊ اسٽاڪ جي مقابلي ۾، CVD-تيار ڪيل SiC پائوڊر ۾ نائٽروجن ۽ ڌاتو جي نجاست جي سطح گهٽ هوندي آهي. 7N (99.99999٪) جيتري پاڪائي سان، هي مواد سبليميشن دوران بخار جي جوڙجڪ جي وڌيڪ صحيح ڪنٽرول کي قابل بڻائي ٿو، ڪرسٽل جي معيار ۽ برقي ڪارڪردگي کي وڌائڻ دوران نجاست جي شموليت جي امڪان کي گهٽائي ٿو. هي اعليٰ پاڪائي وارو خام مال تيزيءَ سان هاءِ وولٽيج ۽ آٽوميٽو-گريڊ SiC ڊوائيسز ۾ استعمال ٿيندڙ گهٽ-عيب سبسٽريٽ پيدا ڪرڻ لاءِ بنيادي ضرورت طور سڃاتو وڃي ٿو.

3. انجنيئر ٿيل مائڪروپورس گريفائيٽ ڍانچو

ڪروسيبل ماحول ۾ گرمي ۽ گئس جي منتقلي کي منظم ڪرڻ لاءِ ٺهيل احتياط سان انجنيئر ٿيل مائڪروپورس گريفائيٽ ڍانچي ذريعي حرارتي ميدان جي اصلاح کي وڌيڪ بهتر بڻايو ويو آهي. پورسيٽي ورڇ ۽ حرارتي چالکائي کي صحيح طور تي ڪنٽرول ڪندي، اهي جزا وڌيڪ هڪجهڙائي واري درجه حرارت جي گريڊينٽ ٺاهڻ ۽ ڪنويڪٽو خلل کي گهٽائڻ ۾ مدد ڪن ٿا. نتيجي طور، وڏي قطر وارا سلڪون ڪاربائڊ انگوٽ وڌيڪ مستحڪم واڌ جي انٽرفيس، گهٽ حرارتي دٻاءُ جي جمع، ۽ بهتر ساخت جي سالميت ڏيکارين ٿا.

4. پائروليٽڪ ڪاربن (PYC) حفاظتي پرت

انهن ٽيڪنالاجين جي مڪمل ڪرڻ سان، هڪ گهاٽو پائروليٽڪ ڪاربن (PYC) ڪوٽنگ ذرڙن جي ٺهڻ ۽ گئس جذب کي وڌيڪ روڪي ٿي. ان جي انتهائي ترتيب ڏنل ڪاربن جي جوڙجڪ هڪ سوراخ کان پاڪ سطح ٺاهي ٿي، واڌ جي چيمبر اندر آلودگي جي ذريعن کي گهٽائي ٿي جڏهن ته بار بار حرارتي سائيڪلنگ دوران جزو جي استحڪام کي وڌائي ٿي. اهو سڌو سنئون خرابي جي ٺهڻ جي شرح کي گهٽائڻ ۽ عمل جي ورجائي کي بهتر بڻائڻ ۾ مدد ڪري ٿو.

سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل جي واڌ جي ڪارڪردگي ۾ مقداري بهتري

انهن ترقي يافته مادي ٽيڪنالاجي جي گڏيل اثر اهم پيداوار جي ماپن ۾ ماپي سگهاري بهتري جو سبب بڻيو آهي. بهتر ڪيل حرارتي فيلڊ سسٽم ڪرسٽل جي واڌ جي شرح کي 15-20٪ وڌائڻ، ويفر جي پيداوار جي استحڪام کي 90٪ کان مٿي برقرار رکڻ، سار سنڀال جي وقفن کي 3 کان 6 مهينن تائين وڌائڻ، ۽ آپريٽنگ خرچن کي تقريبن 40٪ گهٽائڻ لاءِ ثابت ٿيو آهي. وڌيڪ اهم طور تي، اهي سڌارا 0.05 نقص/cm² کان گهٽ نقص جي کثافت کي فعال ڪن ٿا، انهي ڪري آٽوميٽو ۽ صنعتي پاور سيمي ڪنڊڪٽر ايپليڪيشنن جي مطالبي لاءِ مناسب اعليٰ ڪارڪردگي واري سبسٽريٽس جي پيداوار کي فعال ڪن ٿا.

جيئن ته سلڪون ڪاربائيڊ ڊوائيسز جي عالمي طلب وڌندي رهي ٿي، SiC سبسٽريٽ ٺاهيندڙن جو مقابلي وارو فائدو ڪرسٽل جي معيار کي ڪنٽرول ڪرڻ، ري ايڪٽر جي استعمال کي وڌائڻ، ۽ پيداوار جي تبديلي کي گهٽائڻ جي صلاحيت تي وڌيڪ منحصر آهي. هن پس منظر ۾، ترقي يافته حرارتي فيلڊ مواد - جن ۾ TaC-ڪوٽيڊ گريفائيٽ اجزاء، الٽرا هاءِ-پيوريٽي SiC فيڊ اسٽاڪ، انجنيئر ٿيل گريفائيٽ ڍانچي، ۽ پائروليٽڪ ڪاربن حفاظتي پرت شامل آهن - ايندڙ نسل جي PVT سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل جي واڌ لاءِ اهم ٽيڪنالاجيون بڻجي ويون آهن.

اڳتي ڏسندي، ٿرمل فيلڊ انجنيئرنگ ۾ مسلسل جدت وڏي ويفر سائيز، اعليٰ پيداوار جي صلاحيت، ۽ گهٽ خرابي جي کثافت حاصل ڪرڻ ۾ فيصلو ڪندڙ ڪردار ادا ڪندي. اسڪيلبل ۽ قيمتي اثرائتي SiC ويفر پيداوار لاءِ پرعزم ٺاهيندڙن لاءِ، ٿرمل فيلڊ کي بهتر بڻائڻ هاڻي ثانوي غور نه آهي پر تيزي سان وڌندڙ وسيع بينڊ گيپ سيمي ڪنڊڪٽر مارڪيٽ ۾ ڊگهي مدت جي مقابلي کي برقرار رکڻ لاءِ هڪ اسٽريٽجڪ ضرورت آهي.

پي وي ٽي سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل جي واڌ بابت اڪثر پڇيا ويندڙ سوال

1. PVT سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل گروٿ ڇا آهي، ۽ اهو SiC سبسٽريٽس پيدا ڪرڻ لاءِ ترجيحي طريقو ڇو آهي؟

فزيڪل وانپ ٽرانسپورٽ (PVT) هن وقت اعليٰ معيار جي سلڪون ڪاربائيڊ سبسٽريٽس ٺاهڻ لاءِ سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيندڙ بلڪ ڪرسٽل گروٿ ٽيڪنالاجي آهي. هن عمل ۾، اعليٰ پاڪائي واري SiC ماخذ مواد کي عام طور تي 2000 ° C کان وڌيڪ گرمي پد تي سبليميٽ ڪيو ويندو آهي ۽ ٻج جي ڪرسٽل تي ٻيهر ڪنڊينس ڪرڻ کان اڳ ڪنٽرول ٿيل وانپ مرحلي ذريعي منتقل ڪيو ويندو آهي.

متبادل ڪرسٽل واڌ جي طريقن جي مقابلي ۾، PVT قابل قبول ڪرسٽل معيار ۽ پيداوار جي اقتصاديات کي برقرار رکندي وڏي قطر 4H-SiC ڪرسٽل پيدا ڪرڻ لاءِ اعليٰ اسڪيليبلٽي پيش ڪري ٿو. جيئن ته صنعت 200 ملي ميٽر (8 انچ) ويفرز ڏانهن منتقل ٿي رهي آهي، PVT ٿرمل فيلڊ ڊيزائن، وانپ ٽرانسپورٽ ڪنٽرول، ۽ مواد جي پاڪائي ۾ مسلسل بهتري اعليٰ پيداوار واري صنعتي پيداوار حاصل ڪرڻ لاءِ ضروري رهي ٿي.

2. 6 انچ کان 8 انچ جي SiC ويفر جي پيداوار ۾ منتقلي دوران ڪهڙا چئلينج پيدا ٿين ٿا؟

150 ملي ميٽر (6 انچ) کان 200 ملي ميٽر (8 انچ) سي آءِ سي ويفرز ۾ منتقلي وائڊ بينڊ گيپ سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري ۾ سڀ کان اهم ترقي مان هڪ آهي. جڏهن ته، وڏا ڪرسٽل قطر اهم ٽيڪنيڪل چئلينج متعارف ڪرائين ٿا.

ڪرسٽل جو حرارتي ماس تمام گهڻو وڌي ٿو، جنهن لاءِ واڌ جي ڊگهي عرصي ۽ ريڊيل گرمي پد جي درجي تي تمام گهڻو سخت ڪنٽرول جي ضرورت آهي. ننڍيون حرارتي عدم توازن جيڪي ننڍن ڪرسٽل ۾ قابل قبول ٿي سگهن ٿيون، وڏين بولز ۾ دٻاءُ، ڀڃڻ ۽ خرابي جي پکيڙ جا وڏا ذريعا بڻجي سگهن ٿيون.

نتيجي طور، 8 انچ جي SiC پيداوار لاءِ وڌيڪ نفيس حرارتي فيلڊ مواد، بهتر موصليت جي جوڙجڪ، جديد ڪوٽنگ، ۽ انتهائي بهتر ڪيل فرنس ڊيزائن جي ضرورت آهي ته جيئن وڌايل واڌ جي چڪر دوران عمل جي استحڪام کي برقرار رکيو وڃي.

3. TaC ڪوٽنگ PVT سلڪون ڪاربائيڊ ڪرسٽل جي واڌ جي ڪارڪردگي کي ڪيئن بهتر بڻائي ٿي؟

ٽينٽالم ڪاربائيڊ (TaC) PVT واڌ جي ماحول لاءِ موجود سڀ کان وڌيڪ ڪيميائي طور تي مستحڪم الٽرا-هاءِ-ٽيمپريچر سيرامڪ مواد مان هڪ آهي. 3880 ° C جي ويجهو پگھلڻ واري نقطي سان، TaC ڪوٽنگون SiC سبليميشن دوران پيدا ٿيندڙ سلڪون سان ڀريل بخارات جي نسلن جي خلاف بهترين مزاحمت فراهم ڪن ٿيون.

جڏهن ڪيميڪل وانپ ڊيپوزيشن (CVD) ذريعي گريفائٽ حصن تي لاڳو ڪيو ويندو آهي، ته TaC هڪ ڊفيوژن رڪاوٽ جي طور تي ڪم ڪري ٿو جيڪو ڪيميائي ڪٽاؤ کي روڪي ٿو، ذرات جي پيداوار کي گھٽ ڪري ٿو، ۽ حرارتي ميدان جي جوڙجڪ جي اصل جاميٽري کي محفوظ رکي ٿو.

ڊگھي واڌ جي چڪر دوران طول و عرض جي استحڪام کي برقرار رکڻ سان بخارات جي ٽرانسپورٽ جي حالتن ۽ حرارتي گريڊينٽس کي مستحڪم ڪرڻ ۾ مدد ملندي آهي، جيڪو سڌو سنئون ڪرسٽل جي واڌ جي مستقل مزاجي ۽ گهٽ خرابي جي پيداوار جي شرح ۾ حصو وٺندو آهي.