سلکان سنگل کرسٹل کی تیاری کے اہم طریقے شامل ہیں: فزیکل ویپر ٹرانسپورٹ (PVT)، ٹاپ سیڈ سلوشن گروتھ (TSSG)، اور ہائی ٹمپریچر کیمیکل ویپر ڈیپوزیشن (HT-CVD)۔ ان میں سے، PVT طریقہ صنعتی پیداوار میں اس کے سادہ آلات، آسانی سے کنٹرول، اور کم آلات اور آپریشنل اخراجات کی وجہ سے بڑے پیمانے پر اپنایا جاتا ہے۔
سلیکون کاربائیڈ کرسٹل کی PVT ترقی کے لیے کلیدی تکنیکی نکات
فزیکل ویپر ٹرانسپورٹ (PVT) طریقہ استعمال کرتے ہوئے سلکان کاربائیڈ کرسٹل اگاتے وقت، درج ذیل تکنیکی پہلوؤں پر غور کرنا ضروری ہے:
- گروتھ چیمبر میں گریفائٹ مواد کی پاکیزگی: گریفائٹ کے اجزاء میں ناپاکی کا مواد 5×10⁻⁶ سے کم ہونا چاہیے، جب کہ محسوس ہونے والی موصلیت میں نجاست کا مواد 10×10⁻⁶ سے کم ہونا چاہیے۔ B اور Al جیسے عناصر کو 0.1×10⁻⁶ سے نیچے رکھا جانا چاہیے۔
- صحیح بیج کرسٹل پولرٹی سلیکشن: تجرباتی مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ C (0001) چہرہ 4H-SiC کرسٹل اگانے کے لیے موزوں ہے، جبکہ Si (0001) چہرہ 6H-SiC کرسٹل اگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
- آف ایکسس سیڈ کرسٹل کا استعمال: آف ایکسس سیڈ کرسٹل کرسٹل کی نمو کی ہم آہنگی کو تبدیل کر سکتے ہیں، کرسٹل میں نقائص کو کم کر سکتے ہیں۔
- اعلیٰ معیار کے بیج کرسٹل بانڈنگ کا عمل۔
- گروتھ سائیکل کے دوران کرسٹل گروتھ انٹرفیس کے استحکام کو برقرار رکھنا۔
سلکان کاربائیڈ کرسٹل کی ترقی کے لیے کلیدی ٹیکنالوجیز
- سلیکن کاربائیڈ پاؤڈر کے لیے ڈوپنگ ٹیکنالوجی
سی کی مناسب مقدار کے ساتھ سلکان کاربائیڈ پاؤڈر کو ڈوپ کرنے سے 4H-SiC سنگل کرسٹل کی نشوونما کو مستحکم کیا جا سکتا ہے۔ عملی نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ سی ای ڈوپنگ کر سکتے ہیں:
- سلکان کاربائڈ کرسٹل کی ترقی کی شرح میں اضافہ کریں.
- کرسٹل کی نمو کی سمت بندی کو کنٹرول کریں، اسے مزید یکساں اور باقاعدہ بنائیں۔
- ناپاکی کی تشکیل کو دبانا، نقائص کو کم کرنا اور سنگل کرسٹل اور اعلیٰ معیار کے کرسٹل کی پیداوار کو آسان بنانا۔
- کرسٹل کے بیک سائیڈ سنکنرن کو روکیں اور سنگل کرسٹل کی پیداوار کو بہتر بنائیں۔
- محوری اور شعاعی درجہ حرارت گریڈینٹ کنٹرول ٹیکنالوجی
محوری درجہ حرارت کا میلان بنیادی طور پر کرسٹل کی ترقی کی قسم اور کارکردگی کو متاثر کرتا ہے۔ حد سے زیادہ چھوٹا درجہ حرارت کا میلان پولی کرسٹل لائن کی تشکیل کا باعث بن سکتا ہے اور شرح نمو کو کم کر سکتا ہے۔ کرسٹل کے مستحکم معیار کو برقرار رکھتے ہوئے مناسب محوری اور شعاعی درجہ حرارت کے میلان تیزی سے SiC کرسٹل کی نمو میں سہولت فراہم کرتے ہیں۔ - بیسل پلین ڈس لوکیشن (BPD) کنٹرول ٹیکنالوجی
بی پی ڈی کے نقائص بنیادی طور پر اس وقت پیدا ہوتے ہیں جب کرسٹل میں قینچ کا تناؤ SiC کے اہم قینچ کے دباؤ سے بڑھ جاتا ہے، جو پرچی کے نظام کو چالو کرتا ہے۔ چونکہ BPDs کرسٹل کی نمو کی سمت کے لیے کھڑے ہوتے ہیں، اس لیے وہ بنیادی طور پر کرسٹل کی نمو اور ٹھنڈک کے دوران بنتے ہیں۔ - واپر فیز کمپوزیشن ریشو ایڈجسٹمنٹ ٹیکنالوجی
نمو کے ماحول میں کاربن سے سلکان کے تناسب میں اضافہ سنگل کرسٹل نمو کو مستحکم کرنے کے لیے ایک مؤثر اقدام ہے۔ کاربن سے سلکان کا زیادہ تناسب بڑے قدموں کے گچھے کو کم کرتا ہے، بیج کرسٹل کی سطح کی نمو کی معلومات کو محفوظ رکھتا ہے، اور پولی ٹائپ کی تشکیل کو دباتا ہے۔ - کم تناؤ کنٹرول ٹیکنالوجی
کرسٹل کی نشوونما کے دوران تناؤ کرسٹل طیاروں کے موڑنے کا سبب بن سکتا ہے، جس سے کرسٹل کا معیار خراب ہوتا ہے یا یہاں تک کہ کریکنگ بھی ہوتی ہے۔ زیادہ تناؤ بھی بیسل ہوائی جہاز کی نقل مکانی کو بڑھاتا ہے، جو اپیٹیکسیل پرت کے معیار اور ڈیوائس کی کارکردگی کو بری طرح متاثر کر سکتا ہے۔
6 انچ کی SiC ویفر اسکیننگ امیج
کرسٹل میں تناؤ کو کم کرنے کے طریقے:
- درجہ حرارت کی فیلڈ کی تقسیم اور عمل کے پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کریں تاکہ SiC سنگل کرسٹل کے قریب متوازن ترقی کو ممکن بنایا جا سکے۔
- کم سے کم رکاوٹوں کے ساتھ مفت کرسٹل کی ترقی کی اجازت دینے کے لئے کروسیبل ڈھانچے کو بہتر بنائیں۔
- بیج کرسٹل اور گریفائٹ ہولڈر کے درمیان تھرمل توسیع کی مماثلت کو کم کرنے کے لیے سیڈ کرسٹل فکسیشن تکنیک میں ترمیم کریں۔ ایک عام طریقہ یہ ہے کہ سیڈ کرسٹل اور گریفائٹ ہولڈر کے درمیان 2 ملی میٹر کا فاصلہ چھوڑ دیا جائے۔
- اندرونی تناؤ کو مکمل طور پر چھوڑنے کے لیے ان سیٹو فرنس اینیلنگ کو لاگو کرکے، اینیلنگ کے درجہ حرارت اور مدت کو ایڈجسٹ کرکے اینیلنگ کے عمل کو بہتر بنائیں۔
سلکان کاربائیڈ کرسٹل گروتھ ٹیکنالوجی میں مستقبل کے رجحانات
آگے دیکھتے ہوئے، اعلیٰ معیار کی SiC سنگل کرسٹل تیاری کی ٹیکنالوجی درج ذیل سمتوں میں ترقی کرے گی۔
- بڑے پیمانے پر ترقی
سلیکون کاربائیڈ سنگل کرسٹل کا قطر چند ملی میٹر سے 6 انچ، 8 انچ، اور اس سے بھی بڑے 12 انچ سائز میں تبدیل ہوا ہے۔ بڑے قطر کے SiC کرسٹل پیداواری کارکردگی کو بہتر بناتے ہیں، لاگت کو کم کرتے ہیں، اور اعلیٰ طاقت والے آلات کے مطالبات کو پورا کرتے ہیں۔ - اعلیٰ معیار کی نمو
اعلیٰ کارکردگی والے آلات کے لیے اعلیٰ معیار کے SiC سنگل کرسٹل ضروری ہیں۔ اگرچہ اہم پیشرفت ہوئی ہے، مائیکرو پائپس، نقل مکانی، اور نجاست جیسے نقائص اب بھی موجود ہیں، جو آلہ کی کارکردگی اور قابل اعتماد کو متاثر کرتے ہیں۔ - لاگت میں کمی
SiC کرسٹل کی تیاری کی اعلی قیمت بعض شعبوں میں اس کے اطلاق کو محدود کرتی ہے۔ ترقی کے عمل کو بہتر بنانا، پیداواری کارکردگی کو بہتر بنانا، اور خام مال کی لاگت کو کم کرنے سے پیداواری اخراجات کو کم کرنے میں مدد مل سکتی ہے۔ - ذہین ترقی
AI اور بڑے ڈیٹا میں ترقی کے ساتھ، SiC کرسٹل گروتھ ٹیکنالوجی تیزی سے ذہین حل اپنائے گی۔ سینسرز اور خودکار نظاموں کا استعمال کرتے ہوئے ریئل ٹائم مانیٹرنگ اور کنٹرول عمل کے استحکام اور کنٹرول کو بڑھا دے گا۔ مزید برآں، بڑے اعداد و شمار کے تجزیات ترقی کے پیرامیٹرز کو بہتر بنا سکتے ہیں، کرسٹل کے معیار اور پیداوار کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتے ہیں۔
اعلی معیار کی سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل کی تیاری کی ٹیکنالوجی سیمی کنڈکٹر میٹریل ریسرچ میں کلیدی توجہ ہے۔ جیسے جیسے ٹیکنالوجی ترقی کرتی ہے، SiC کرسٹل کی ترقی کی تکنیکیں تیار ہوتی رہیں گی، جو اعلی درجہ حرارت، اعلی تعدد، اور اعلی طاقت والے شعبوں میں ایپلی کیشنز کے لیے ایک ٹھوس بنیاد فراہم کرتی ہیں۔
پوسٹ ٹائم: جولائی 25-2025