8 इन्च सिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस टेक्नोलोजीमा आधारित

सिलिकन कार्बाइड उच्च-तापमान, उच्च आवृत्ति, उच्च-शक्ति र उच्च-भोल्टेज उपकरणहरू बनाउनको लागि एक आदर्श सामग्री हो। उत्पादन दक्षता सुधार गर्न र लागत घटाउनको लागि, ठूलो आकारको सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेटहरूको तयारी एक महत्त्वपूर्ण विकास दिशा हो। को प्रक्रिया आवश्यकताहरु मा लक्ष्य8 इन्च सिलिकन कार्बाइड (SIC) एकल क्रिस्टल वृद्धि, सिलिकन कार्बाइड भौतिक भाप परिवहन (PVT) विधि को विकास संयन्त्र विश्लेषण गरिएको थियो, ताप प्रणाली (TaC गाइड रिंग, TaC लेपित क्रूसिबल,TaC लेपित रिंगहरू, TaC लेपित प्लेट, TaC लेपित थ्री-पेटल रिंग, TaC लेपित थ्री-पेटल क्रुसिबल, TaC लेपित होल्डर, पोरस ग्रेफाइट, सफ्ट फेल्ट, रिजिड फेल्ट SiC-कोटेड क्रिस्टल ग्रोथ ससेप्टर र अन्यSiC एकल क्रिस्टल वृद्धि प्रक्रिया स्पेयर पार्ट्सVeTek Semiconductor द्वारा प्रदान गरिएको छ), सिलिकन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसको क्रुसिबल रोटेशन र प्रक्रिया प्यारामिटर नियन्त्रण टेक्नोलोजी अध्ययन गरियो, र 8-इन्च क्रिस्टलहरू थर्मल फिल्ड सिमुलेशन विश्लेषण र प्रक्रिया प्रयोगहरू मार्फत सफलतापूर्वक तयार र बढाइएको थियो।

० परिचय

सिलिकन कार्बाइड (SiC) तेस्रो पुस्ताको अर्धचालक सामग्रीको एक विशिष्ट प्रतिनिधि हो। यसमा ठूलो ब्यान्डग्याप चौडाइ, उच्च ब्रेकडाउन बिजुली क्षेत्र, र उच्च थर्मल चालकता जस्ता प्रदर्शन फाइदाहरू छन्। यसले उच्च तापक्रम, उच्च दबाव र उच्च आवृत्ति क्षेत्रहरूमा राम्रो प्रदर्शन गर्दछ, र अर्धचालक सामग्री प्रविधिको क्षेत्रमा मुख्य विकास दिशाहरू मध्ये एक भएको छ। यसमा नयाँ ऊर्जा सवारी साधन, फोटोभोल्टिक पावर उत्पादन, रेल यातायात, स्मार्ट ग्रिड, 5G संचार, उपग्रह, रडार र अन्य क्षेत्रहरूमा आवेदन आवश्यकताहरूको विस्तृत दायरा छ। हाल, सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलको औद्योगिक बृद्धिले मुख्यतया भौतिक भाप परिवहन (PVT) को प्रयोग गर्दछ, जसमा बहु-चरण, बहु-घटक, बहु-ताप र मास स्थानान्तरण र चुम्बकीय-विद्युतीय ताप प्रवाह अन्तरक्रियाको जटिल बहु-भौतिक क्षेत्र युग्मन समस्याहरू समावेश छन्। तसर्थ, PVT वृद्धि प्रणाली को डिजाइन गाह्रो छ, र प्रक्रिया मापदण्ड मापन र नियन्त्रण को समयमाक्रिस्टल वृद्धि प्रक्रियाबढेको सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल र सानो क्रिस्टल साइजको गुणस्तर दोषहरू नियन्त्रण गर्न कठिनाईको परिणामस्वरूप, सब्सट्रेटको रूपमा सिलिकन कार्बाइड भएका उपकरणहरूको लागत उच्च रहन्छ।

सिलिकन कार्बाइड उत्पादन उपकरण सिलिकन कार्बाइड प्रविधि र औद्योगिक विकास को आधार हो। सिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसको प्राविधिक स्तर, प्रक्रिया क्षमता र स्वतन्त्र ग्यारेन्टी ठूलो आकार र उच्च उपजको दिशामा सिलिकन कार्बाइड सामग्रीको विकासको लागि कुञ्जी हो, र तेस्रो पुस्ताको अर्धचालक उद्योगलाई चलाउने मुख्य कारकहरू पनि हुन्। कम लागत र ठूलो मात्रा को दिशा मा विकास। हाल, उच्च-भोल्टेज, उच्च-शक्ति र उच्च-फ्रिक्वेन्सी सिलिकन कार्बाइड उपकरणहरूको विकासले महत्त्वपूर्ण प्रगति गरेको छ, तर उपकरणहरूको उत्पादन दक्षता र तयारी लागत तिनीहरूको विकासलाई प्रतिबन्ध गर्ने महत्त्वपूर्ण कारक बन्नेछ। सिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टल सब्सट्रेटको रूपमा अर्धचालक उपकरणहरूमा, सब्सट्रेटको मूल्य सबैभन्दा ठूलो अनुपातको लागि, लगभग 50% हो। ठूलो आकारको उच्च-गुणस्तरको सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल वृद्धि उपकरणको विकास, सिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टल सब्सट्रेटहरूको उपज र वृद्धि दरमा सुधार, र उत्पादन लागत घटाउने सम्बन्धित उपकरणहरूको प्रयोगको लागि मुख्य महत्त्व हो। उत्पादन क्षमता आपूर्ति बढाउन र सिलिकन कार्बाइड उपकरणहरूको औसत लागत घटाउनको लागि, सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेटहरूको आकार विस्तार गर्नु महत्त्वपूर्ण तरिकाहरू मध्ये एक हो। हाल, अन्तर्राष्ट्रिय मूलधारको सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेट साइज 6 इन्च छ, र यो द्रुत रूपमा 8 इन्चमा बढिरहेको छ।

8 इन्च सिलिकन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसको विकासमा समाधान गर्नुपर्ने मुख्य प्रविधिहरू समावेश छन्: १) सानो रेडियल तापमान ढाँचा र वृद्धिको लागि उपयुक्त ठूलो अनुदैर्ध्य तापमान ढाँचा प्राप्त गर्न ठूलो आकारको थर्मल फिल्ड संरचनाको डिजाइन। 8 इन्च सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलको। 2) ठूला आकारको क्रुसिबल रोटेशन र कुण्डल उठाउने र कम गर्ने गति संयन्त्र, ताकि क्रुसिबल क्रिस्टल वृद्धि प्रक्रियामा घुम्छ र 8-इन्च क्रिस्टलको स्थिरता सुनिश्चित गर्न र बृद्धि र मोटाईलाई सहज बनाउनको लागि प्रक्रिया आवश्यकताहरू अनुसार कुण्डलको सापेक्ष सर्छ। । 3) गतिशील अवस्था अन्तर्गत प्रक्रिया प्यारामिटरहरूको स्वचालित नियन्त्रण जसले उच्च-गुणस्तरको एकल क्रिस्टल विकास प्रक्रियाको आवश्यकताहरू पूरा गर्दछ।

1 PVT क्रिस्टल वृद्धि संयन्त्र

PVT विधि भनेको SiC स्रोतलाई बेलनाकार घने ग्रेफाइट क्रुसिबलको फेदमा राखेर सिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टलहरू तयार गर्नु हो, र SiC बीज क्रिस्टललाई क्रुसिबल कभरको छेउमा राखिन्छ। क्रुसिबललाई रेडियो फ्रिक्वेन्सी इन्डक्सन वा प्रतिरोधद्वारा 2300 ~ 2 400 ℃ मा तताइन्छ, र ग्रेफाइट फेल वा इन्सुलेट गरिएको हुन्छ।छिद्रपूर्ण ग्रेफाइट। SiC स्रोतबाट बीज क्रिस्टलमा ढुवानी गरिएका मुख्य पदार्थहरू Si, Si2C अणुहरू र SiC2 हुन्। बीज क्रिस्टलको तापक्रम तल्लो माइक्रो-पाउडरमा भन्दा अलि कम हुन नियन्त्रण गरिन्छ, र क्रुसिबलमा अक्षीय तापमान ढाँचा बनाइन्छ। चित्र १ मा देखाइए अनुसार, सिलिकन कार्बाइड माइक्रो-पाउडरले उच्च तापक्रममा विभिन्न ग्यास फेज कम्पोनेन्टहरूको प्रतिक्रिया ग्याँसहरू बनाउँदछ, जुन तापमान ढाँचाको ड्राइभ अन्तर्गत कम तापक्रमको साथ बीज क्रिस्टलमा पुग्छ र यसलाई बेलनाकार बनाउन क्रिस्टलाइज गर्दछ। सिलिकन कार्बाइड इन्गट।

PVT वृद्धिको मुख्य रासायनिक प्रतिक्रियाहरू निम्न हुन्:

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 एकल क्रिस्टलको PVT वृद्धिको विशेषताहरू निम्न हुन्:

1) त्यहाँ दुई ग्यास-ठोस इन्टरफेसहरू छन्: एउटा ग्यास-SiC पाउडर इन्टरफेस हो, र अर्को ग्यास-क्रिस्टल इन्टरफेस हो।

2) ग्यास चरण दुई प्रकारका पदार्थहरू मिलेर बनेको हुन्छ: एउटा प्रणालीमा भित्रिएका अक्रिय अणुहरू हुन्; अर्को ग्यास चरण घटक SimCn को विघटन र उदात्तीकरण द्वारा उत्पादित छSiC पाउडर। ग्यास चरण घटक SimCn एक अर्कासँग अन्तरक्रिया गर्दछ, र तथाकथित क्रिस्टलीय ग्यास चरण घटक SimCn को एक भाग जसले क्रिस्टलाइजेशन प्रक्रियाको आवश्यकताहरू पूरा गर्दछ SiC क्रिस्टलमा बढ्नेछ।

3) ठोस सिलिकन कार्बाइड पाउडरमा, कणहरू बीच ठोस चरण प्रतिक्रियाहरू देखा पर्छन् जुन सबलिमिटेड छैनन्, जसमा केही कणहरू सिन्टेरिङको माध्यमबाट छिद्रपूर्ण सिरेमिक बडीहरू बनाउँछन्, केही कणहरू निश्चित कण आकारको साथ दाना बनाउँछन् र क्रिस्टलाइजेशन प्रतिक्रियाहरू मार्फत क्रिस्टलोग्राफिक मोर्फोलजी, र केही। सिलिकन कार्बाइड कणहरू गैर-स्टोइचियोमेट्रिक विघटन र उदात्तीकरणको कारणले कार्बन युक्त कण वा कार्बन कणहरूमा रूपान्तरण हुन्छ।

4) क्रिस्टल वृद्धि प्रक्रियाको क्रममा, दुई चरण परिवर्तनहरू देखा पर्नेछ: एउटा यो कि ठोस सिलिकन कार्बाइड पाउडर कणहरू गैर-स्टोइचियोमेट्रिक विघटन र सबलिमिसन मार्फत ग्यास चरण घटक SimCn मा रूपान्तरण हुन्छन्, र अर्को यो कि ग्यास चरण घटकहरू SimCn रूपान्तरण हुन्छन्। क्रिस्टलाइजेशन मार्फत जाली कणहरूमा।

2 उपकरण डिजाइन चित्र 2 मा देखाइए अनुसार, सिलिकन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसले मुख्यतया समावेश गर्दछ: माथिल्लो कभर एसेम्बली, चेम्बर असेंबली, हीटिंग सिस्टम, क्रुसिबल रोटेशन मेकानिज्म, लोअर कभर लिफ्टिङ मेकानिजम, र बिजुली नियन्त्रण प्रणाली।

2.1 तताउने प्रणाली चित्र 3 मा देखाइए अनुसार, तताउने प्रणालीले इन्डक्सन तापलाई अपनाउँछ र इन्डक्सन कोइलबाट बनेको हुन्छ, aग्रेफाइट क्रूसिबल, एक इन्सुलेशन तह (कठोर महसुस भयो, नरम महसुस भयो), आदि। जब ग्रेफाइट क्रुसिबलको बाहिरी छेउमा रहेको बहु-टर्न इन्डक्सन कुण्डलबाट मध्यम फ्रिक्वेन्सी एकान्तरण गर्ने विद्युत् प्रवाह हुन्छ, ग्रेफाइट क्रुसिबलमा उही फ्रिक्वेन्सीको एक प्रेरित चुम्बकीय क्षेत्र बन्नेछ, जसले प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिभ बल उत्पन्न गर्दछ। उच्च-शुद्धता ग्रेफाइट क्रुसिबल सामग्रीमा राम्रो चालकता भएको हुनाले, क्रुसिबल पर्खालमा एक प्रेरित प्रवाह उत्पन्न हुन्छ, जसले एडी करन्ट बनाउँछ। लोरेन्ट्ज बलको कार्य अन्तर्गत, प्रेरित प्रवाह अन्ततः क्रुसिबलको बाहिरी पर्खाल (अर्थात छालाको प्रभाव) मा अभिसरण हुनेछ र रेडियल दिशामा बिस्तारै कमजोर हुनेछ। एडी धाराहरूको अस्तित्वको कारण, क्रुसिबलको बाहिरी पर्खालमा जुल ताप उत्पन्न हुन्छ, वृद्धि प्रणालीको तताउने स्रोत बन्छ। जुल तापको आकार र वितरणले क्रुसिबलमा तापक्रम क्षेत्रलाई प्रत्यक्ष रूपमा निर्धारण गर्छ, जसले क्रिस्टलको वृद्धिलाई असर गर्छ।

चित्र ४ मा देखाइए अनुसार, इन्डक्सन कुण्डल तताउने प्रणालीको प्रमुख भाग हो। यसले स्वतन्त्र कुंडल संरचनाहरूको दुई सेट अपनाउँछ र क्रमशः माथिल्लो र तल्लो परिशुद्धता गति संयन्त्रहरूसँग सुसज्जित छ। सम्पूर्ण तताउने प्रणालीको अधिकांश विद्युतीय ताप हानि कुण्डलले वहन गरेको छ, र जबरजस्ती कूलिंग प्रदर्शन गरिनु पर्छ। कुण्डलीलाई तामाको ट्यूबले घाउ गरिन्छ र भित्र पानीले चिसो गरिन्छ। प्रेरित वर्तमान को आवृत्ति दायरा 8 ~ 12 kHz छ। इन्डक्शन हीटिंगको फ्रिक्वेन्सीले ग्रेफाइट क्रुसिबलमा विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रको प्रवेश गहिराइ निर्धारण गर्दछ। कुण्डल गति संयन्त्रले मोटर-संचालित स्क्रू जोडी संयन्त्र प्रयोग गर्दछ। इन्डक्शन कोइलले पाउडरको उदात्तता प्राप्त गर्न आन्तरिक ग्रेफाइट क्रुसिबललाई तताउन इन्डक्शन पावर सप्लाईसँग सहकार्य गर्दछ। एकै समयमा, कुण्डलका दुई सेटको शक्ति र सापेक्षिक स्थिति बीज क्रिस्टलको तापक्रमलाई तल्लो माइक्रो-पाउडरमा भन्दा कम बनाउन नियन्त्रण गरिन्छ, बीउ क्रिस्टल र पाउडरको बीचमा अक्षीय तापमान ढाँचा बनाउँछ। क्रूसिबल, र सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलमा एक उचित रेडियल तापमान ढाँचा बनाउँछ।

2.2 ठूलो आकार को वृद्धि को समयमा क्रूसिबल रोटेशन संयन्त्रसिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टल, गुहाको भ्याकुम वातावरणमा क्रुसिबललाई प्रक्रिया आवश्यकताहरू अनुसार घुमाउन राखिएको छ, र ग्रेडियन्ट थर्मल फिल्ड र गुफामा कम-चापको अवस्था स्थिर राख्न आवश्यक छ। चित्र 5 मा देखाइए अनुसार, क्रुसिबलको स्थिर रोटेशन प्राप्त गर्न मोटर-संचालित गियर जोडी प्रयोग गरिन्छ। घुमाउने शाफ्टको गतिशील सील प्राप्त गर्न चुम्बकीय तरल पदार्थ सील संरचना प्रयोग गरिन्छ। चुम्बकीय तरल पदार्थ सिलले चुम्बक, चुम्बकीय पोल जुत्ता र चुम्बकीय आस्तीन बीचको घुमाउरो चुम्बकीय क्षेत्र सर्किट प्रयोग गर्दछ जसले पोल जुत्ताको टिप र आस्तीन बीचको चुम्बकीय तरललाई दृढताका साथ सोस्न एक ओ-रिंग जस्तो तरल घण्टी बनाउँदछ, पूर्ण रूपमा अवरुद्ध। सील को उद्देश्य प्राप्त गर्न को लागी अंतर। जब रोटेशनल गति वायुमण्डलबाट भ्याकुम चेम्बरमा प्रसारित हुन्छ, तरल ओ-रिंग गतिशील सील उपकरण ठोस सीलमा सजिलो पहिरन र कम जीवनको हानिहरू हटाउन प्रयोग गरिन्छ, र तरल चुम्बकीय तरल पदार्थले सम्पूर्ण सील गरिएको ठाउँ भर्न सक्छ, यसरी हावा चुहावट गर्न सक्ने सबै च्यानलहरू अवरुद्ध गर्दै, र क्रुसिबल आन्दोलन र रोक्ने दुई प्रक्रियाहरूमा शून्य चुहावट प्राप्त गर्न। चुम्बकीय तरल पदार्थ र क्रूसिबल समर्थनले चुम्बकीय तरल पदार्थ र क्रूसिबल समर्थनको उच्च-तापमान प्रयोज्यता सुनिश्चित गर्न र थर्मल फिल्ड स्टेटको स्थिरता प्राप्त गर्न पानी-ठुलो संरचना अपनाउछ।

2.3 तल्लो कभर लिफ्टिङ संयन्त्र

तल्लो कभर लिफ्टिङ मेकानिजममा ड्राइभ मोटर, बल स्क्रू, रैखिक गाइड, लिफ्टिङ कोष्ठक, फर्नेस कभर र फर्नेस कभर कोष्ठक हुन्छ। मोटरले तल्लो कभरको माथि र तलको आन्दोलनलाई रिड्यूसर मार्फत स्क्रू गाइड जोडीसँग जोडिएको फर्नेस कभर कोष्ठकलाई ड्राइभ गर्छ।

तल्लो कभर लिफ्टिङ मेकानिजमले ठूला आकारको क्रुसिबलहरूको प्लेसमेन्ट र हटाउने सुविधा दिन्छ, र अझ महत्त्वपूर्ण कुरा तल्लो फर्नेस कभरको सील विश्वसनीयता सुनिश्चित गर्दछ। सम्पूर्ण प्रक्रियाको बखत, च्याम्बरमा दबाव परिवर्तन चरणहरू छन् जस्तै भ्याकुम, उच्च दबाव, र कम दबाव। तल्लो आवरणको सङ्कुचन र सील अवस्थाले सीधा प्रक्रियाको विश्वसनीयतालाई असर गर्छ। उच्च तापमान अन्तर्गत सील असफल भएपछि, सम्पूर्ण प्रक्रिया खारेज हुनेछ। मोटर सर्वो कन्ट्रोल र लिमिट यन्त्र मार्फत, तल्लो कभर एसेम्बली र च्याम्बरको कसरलाई फर्नेस चेम्बर सील रिंगको कम्प्रेसन र सीलको उत्तम अवस्था प्राप्त गर्न नियन्त्रण गरिन्छ, प्रक्रियाको दबाबको स्थिरता सुनिश्चित गर्न, चित्र 6 मा देखाइएको छ। ।

२.४ इलेक्ट्रिकल कन्ट्रोल सिस्टम सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलको बृद्धिको क्रममा, बिजुली नियन्त्रण प्रणालीले विभिन्न प्रक्रिया प्यारामिटरहरू सही रूपमा नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ, मुख्यतया कुण्डल स्थिति उचाइ, क्रुसिबल रोटेशन दर, तताउने शक्ति र तापमान, विभिन्न विशेष ग्यास सेवन प्रवाह, र खोल्ने। समानुपातिक वाल्व।

चित्र 7 मा देखाइए अनुसार, नियन्त्रण प्रणालीले सर्भरको रूपमा प्रोग्रामेबल कन्ट्रोलर प्रयोग गर्दछ, जुन कुण्डल र क्रुसिबलको गति नियन्त्रण महसुस गर्न बस मार्फत सर्वो ड्राइभरसँग जोडिएको हुन्छ; तापक्रम, चाप र विशेष प्रक्रिया ग्यास प्रवाहको वास्तविक-समय नियन्त्रण महसुस गर्न मानक MobusRTU मार्फत तापक्रम नियन्त्रक र प्रवाह नियन्त्रकसँग जोडिएको छ। यसले इथरनेट मार्फत कन्फिगरेसन सफ्टवेयरसँग सञ्चार स्थापना गर्दछ, वास्तविक समयमा प्रणाली जानकारी आदानप्रदान गर्दछ, र होस्ट कम्प्युटरमा विभिन्न प्रक्रिया प्यारामिटर जानकारी प्रदर्शन गर्दछ। अपरेटरहरू, प्रक्रिया कर्मचारीहरू र प्रबन्धकहरूले मानव-मेसिन इन्टरफेस मार्फत नियन्त्रण प्रणालीसँग जानकारी आदानप्रदान गर्छन्।

नियन्त्रण प्रणालीले सबै फिल्ड डाटा सङ्कलन, सबै एक्ट्युएटरहरूको अपरेटिङ स्टेटसको विश्लेषण र मेकानिजमहरू बीचको तार्किक सम्बन्ध कार्य गर्दछ। प्रोग्रामेबल कन्ट्रोलरले होस्ट कम्प्युटरको निर्देशनहरू प्राप्त गर्दछ र प्रणालीको प्रत्येक एक्चुएटरको नियन्त्रण पूरा गर्दछ। स्वचालित प्रक्रिया मेनुको कार्यान्वयन र सुरक्षा रणनीति सबै प्रोग्रामेबल नियन्त्रक द्वारा कार्यान्वयन गरिन्छ। प्रोग्रामेबल कन्ट्रोलरको स्थिरताले प्रक्रिया मेनु अपरेशनको स्थिरता र सुरक्षा विश्वसनीयता सुनिश्चित गर्दछ।

माथिल्लो कन्फिगरेसनले वास्तविक समयमा प्रोग्रामेबल नियन्त्रकसँग डाटा आदान प्रदान गर्दछ र फिल्ड डाटा प्रदर्शन गर्दछ। यो तताउने नियन्त्रण, दबाव नियन्त्रण, ग्यास सर्किट नियन्त्रण र मोटर नियन्त्रण जस्ता सञ्चालन इन्टरफेस संग सुसज्जित छ, र विभिन्न प्यारामिटरहरूको सेटिङ मानहरू इन्टरफेसमा परिमार्जन गर्न सकिन्छ। अलार्म प्यारामिटरहरूको वास्तविक-समय निगरानी, ​​स्क्रिन अलार्म प्रदर्शन प्रदान गर्दै, अलार्म घटना र रिकभरीको समय र विस्तृत डेटा रेकर्डिङ। सबै प्रक्रिया डाटा, स्क्रिन सञ्चालन सामग्री र सञ्चालन समय को वास्तविक समय रेकर्डिङ। विभिन्न प्रक्रिया प्यारामिटरहरूको फ्यूजन नियन्त्रण प्रोग्रामेबल नियन्त्रक भित्र अन्तर्निहित कोड मार्फत महसुस गरिन्छ, र प्रक्रियाको अधिकतम 100 चरणहरू महसुस गर्न सकिन्छ। प्रत्येक चरणमा एक दर्जन भन्दा बढी प्रक्रिया प्यारामिटरहरू समावेश छन् जस्तै प्रक्रिया सञ्चालन समय, लक्ष्य शक्ति, लक्ष्य दबाव, आर्गन प्रवाह, नाइट्रोजन प्रवाह, हाइड्रोजन प्रवाह, क्रुसिबल स्थिति र क्रुसिबल दर।

3 थर्मल क्षेत्र सिमुलेशन विश्लेषण

थर्मल क्षेत्र सिमुलेशन विश्लेषण मोडेल स्थापित छ। चित्र 8 क्रुसिबल ग्रोथ चेम्बरमा तापमान क्लाउड नक्शा हो। 4H-SiC एकल क्रिस्टलको वृद्धि तापमान दायरा सुनिश्चित गर्न, बीज क्रिस्टलको केन्द्रको तापमान 2200 ℃ मा गणना गरिन्छ, र किनारा तापमान 2205.4 ℃ हो। यस समयमा, क्रुसिबल शीर्षको केन्द्रको तापमान 2167.5 ℃ हो, र पाउडर क्षेत्र (साइड डाउन) को उच्चतम तापमान 2274.4 ℃ हो, जसले अक्षीय तापमान ढाँचा बनाउँछ।

क्रिस्टलको रेडियल ग्रेडियन्ट वितरण चित्र 9 मा देखाइएको छ। बीज क्रिस्टल सतहको तल्लो पार्श्व तापमान ढाँचाले प्रभावकारी रूपमा क्रिस्टल वृद्धि आकार सुधार गर्न सक्छ। हालको गणना गरिएको प्रारम्भिक तापमान भिन्नता 5.4 ℃ हो, र समग्र आकार लगभग समतल र थोरै उत्तल छ, जसले रेडियल तापमान नियन्त्रण सटीकता र बीज क्रिस्टल सतहको एकरूपता आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ।

कच्चा मालको सतह र बीउ क्रिस्टल सतह बीचको तापमान भिन्नता वक्र चित्र 10 मा देखाइएको छ। सामग्री सतहको केन्द्रको तापमान 2210 ℃ छ, र 1℃/cm को एक अनुदैर्ध्य तापमान ढाँचा सामग्री सतह र बीउ बीच गठन हुन्छ। क्रिस्टल सतह, जुन एक उचित दायरा भित्र छ।

अनुमानित वृद्धि दर चित्र 11 मा देखाइएको छ। धेरै छिटो वृद्धि दरले बहुरूपता र विस्थापन जस्ता दोषहरूको सम्भावना बढाउन सक्छ। हालको अनुमानित वृद्धि दर ०.१ मिमी/घण्टाको नजिक छ, जुन उचित दायरा भित्र छ।

थर्मल फिल्ड सिमुलेशन विश्लेषण र गणना मार्फत, यो पत्ता लगाइएको छ कि बीज क्रिस्टलको केन्द्रको तापमान र किनाराको तापमान क्रिस्टलको 8 इन्चको रेडियल तापमान ढाँचा मिल्छ। एकै समयमा, क्रुसिबलको माथि र तल्लो भागले क्रिस्टलको लम्बाइ र मोटाईको लागि उपयुक्त अक्षीय तापमान ढाँचा बनाउँछ। विकास प्रणालीको हालको ताप विधिले 8 इन्च एकल क्रिस्टलको वृद्धिलाई पूरा गर्न सक्छ।

4 प्रयोगात्मक परीक्षण

यो प्रयोग गरेरसिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टल वृद्धि भट्टी, थर्मल फिल्ड सिमुलेशनको तापमान ढाँचाको आधारमा, क्रुसिबल शीर्ष तापमान, गुहाको दबाब, क्रुसिबल रोटेशन गति, र माथिल्लो र तल्लो कुण्डलहरूको सापेक्ष स्थिति जस्ता प्यारामिटरहरू समायोजन गरेर, सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल वृद्धि परीक्षण गरिएको थियो। , र एक 8-इन्च सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल प्राप्त भयो (चित्र 12 मा देखाइएको रूपमा)।

5 निष्कर्ष

8-इन्च सिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टलको विकासको लागि मुख्य प्रविधिहरू, जस्तै ग्रेडियन्ट थर्मल फिल्ड, क्रुसिबल मोशन मेकानिज्म, र प्रक्रिया प्यारामिटरहरूको स्वचालित नियन्त्रण, अध्ययन गरियो। क्रुसिबल ग्रोथ चेम्बरमा थर्मल फिल्ड सिमुलेट गरिएको थियो र आदर्श तापमान ढाँचा प्राप्त गर्न विश्लेषण गरिएको थियो। परीक्षण पछि, डबल-कुंडल प्रेरण ताप विधिले ठूलो आकारको वृद्धि पूरा गर्न सक्छसिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल। यस टेक्नोलोजीको अनुसन्धान र विकासले 8 इन्च कार्बाइड क्रिस्टलहरू प्राप्त गर्न उपकरण प्रविधि प्रदान गर्दछ, र सिलिकन कार्बाइड औद्योगिकीकरणको 6 इन्चबाट 8 इन्चमा संक्रमणको लागि उपकरण फाउन्डेशन प्रदान गर्दछ, सिलिकन कार्बाइड सामग्रीको वृद्धि दक्षता सुधार गर्न र लागत घटाउँछ।