سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل اگانے کے اہم طریقوں میں فزیکل ویپر ٹرانسپورٹ (PVT)، ٹاپ سیڈ سلوشن گروتھ (TSSG) اور ہائی ٹمپریچر کیمیکل ویپر ڈیپوزیشن (HT-CVD) شامل ہیں۔

ان میں سے، PVT طریقہ صنعتی پیداوار کے لیے بنیادی تکنیک بن گیا ہے کیونکہ اس کے نسبتاً آسان آلات کے سیٹ اپ، آپریشن اور کنٹرول میں آسانی، اور سازوسامان اور آپریشنل اخراجات کم ہیں۔

---

PVT طریقہ استعمال کرتے ہوئے SiC کرسٹل گروتھ کے کلیدی تکنیکی نکات

PVT طریقہ استعمال کرتے ہوئے سلکان کاربائیڈ کرسٹل اگانے کے لیے، کئی تکنیکی پہلوؤں کو احتیاط سے کنٹرول کرنا ضروری ہے:

1. تھرمل فیلڈ میں گریفائٹ مواد کی پاکیزگی
   کرسٹل گروتھ تھرمل فیلڈ میں استعمال ہونے والے گریفائٹ مواد کو پاکیزگی کے سخت تقاضوں کو پورا کرنا چاہیے۔ گریفائٹ کے اجزاء میں نجاست کا مواد 5×10⁻⁶ سے کم ہونا چاہیے، اور موصلیت کے لیے 10×10⁻⁶ سے کم ہونا چاہیے۔ خاص طور پر، بوران (B) اور ایلومینیم (Al) کا مواد 0.1×10⁻⁶ سے کم ہونا چاہیے۔

2. بیج کرسٹل کی درست قطبیت
   تجرباتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ C-face (0001) 4H-SiC کرسٹل بڑھنے کے لیے موزوں ہے، جبکہ Si-face (0001) 6H-SiC کی ترقی کے لیے موزوں ہے۔

3. آف ایکسس سیڈ کرسٹل کا استعمال
   غیر محور کے بیج ترقی کی ہم آہنگی کو تبدیل کر سکتے ہیں، کرسٹل کے نقائص کو کم کر سکتے ہیں، اور کرسٹل کے بہتر معیار کو فروغ دے سکتے ہیں۔

4. قابل اعتماد بیج کرسٹل بانڈنگ تکنیک
   نمو کے دوران استحکام کے لیے بیج کرسٹل اور ہولڈر کے درمیان مناسب بندھن ضروری ہے۔

5. گروتھ انٹرفیس کے استحکام کو برقرار رکھنا
   کرسٹل کی ترقی کے پورے دور کے دوران، اعلی معیار کے کرسٹل کی ترقی کو یقینی بنانے کے لیے گروتھ انٹرفیس کو مستحکم رہنا چاہیے۔

 

---

ایس آئی سی کرسٹل گروتھ میں بنیادی ٹیکنالوجیز

1. SiC پاؤڈر کے لیے ڈوپنگ ٹیکنالوجی

سیریم (سی) کے ساتھ ڈوپنگ SiC پاؤڈر ایک ہی پولی ٹائپ جیسے 4H-SiC کی ترقی کو مستحکم کر سکتا ہے۔ پریکٹس سے پتہ چلتا ہے کہ سی ای ڈوپنگ کر سکتی ہے:

• SiC کرسٹل کی ترقی کی شرح میں اضافہ؛

• مزید یکساں اور دشاتمک نمو کے لیے کرسٹل واقفیت کو بہتر بنائیں؛

• نجاست اور نقائص کو کم کریں؛

• کرسٹل کے پچھلے حصے کے سنکنرن کو دبانا؛

• سنگل کرسٹل کی پیداوار کی شرح کو بہتر بنائیں۔

2. محوری اور ریڈیل تھرمل گریڈیئنٹس کا کنٹرول

محوری درجہ حرارت کے میلان کرسٹل پولی ٹائپ اور شرح نمو کو متاثر کرتے ہیں۔ ایک میلان جو بہت چھوٹا ہے بخارات کے مرحلے میں پولی ٹائپ کی شمولیت اور مواد کی نقل و حمل میں کمی کا باعث بن سکتا ہے۔ مسلسل معیار کے ساتھ تیز رفتار اور مستحکم کرسٹل نمو کے لیے محوری اور ریڈیل گریڈینٹ دونوں کو بہتر بنانا بہت ضروری ہے۔

3. بیسل پلین ڈس لوکیشن (BPD) کنٹرول ٹیکنالوجی

BPDs بنیادی طور پر SiC کرسٹل میں اہم حد سے زیادہ قینچ کے دباؤ کی وجہ سے بنتے ہیں، سلپ سسٹم کو چالو کرتے ہیں۔ چونکہ BPDs نمو کی سمت میں کھڑے ہوتے ہیں، یہ عام طور پر کرسٹل کی نمو اور ٹھنڈک کے دوران پیدا ہوتے ہیں۔ اندرونی تناؤ کو کم کرنے سے بی پی ڈی کثافت کو نمایاں طور پر کم کیا جا سکتا ہے۔

4. واپر فیز کمپوزیشن ریشو کنٹرول

بخارات کے مرحلے میں کاربن سے سلکان تناسب کو بڑھانا واحد پولی ٹائپ کی نمو کو فروغ دینے کا ایک ثابت شدہ طریقہ ہے۔ ایک اعلی C/Si تناسب میکروسٹیپ بنچنگ کو کم کرتا ہے اور بیج کرسٹل سے سطح کی وراثت کو برقرار رکھتا ہے، اس طرح ناپسندیدہ پولی ٹائپس کی تشکیل کو دباتا ہے۔

5. کم تناؤ میں اضافے کی تکنیک

کرسٹل کی نشوونما کے دوران تناؤ مڑے ہوئے جالیوں کے طیاروں، دراڑوں اور اعلی BPD کثافت کا باعث بن سکتا ہے۔ یہ نقائص epitaxial تہوں میں لے جا سکتے ہیں اور ڈیوائس کی کارکردگی کو منفی طور پر متاثر کر سکتے ہیں۔

اندرونی کرسٹل تناؤ کو کم کرنے کے لیے کئی حکمت عملیوں میں شامل ہیں:

• قریب تر توازن کو فروغ دینے کے لیے تھرمل فیلڈ کی تقسیم اور عمل کے پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کرنا؛

• کرسٹل کو مکینیکل رکاوٹ کے بغیر آزادانہ طور پر بڑھنے کی اجازت دینے کے لیے کروسیبل ڈیزائن کو بہتر بنانا؛

• ہیٹنگ کے دوران بیج اور گریفائٹ کے درمیان تھرمل پھیلاؤ کی مماثلت کو کم کرنے کے لیے بیج ہولڈر کی ترتیب کو بہتر بنانا، اکثر بیج اور ہولڈر کے درمیان 2 ملی میٹر کا فاصلہ چھوڑ کر؛

• اینیلنگ کے عمل کو بہتر بنانا، کرسٹل کو بھٹی کے ساتھ ٹھنڈا کرنے کی اجازت دینا، اور اندرونی تناؤ کو مکمل طور پر دور کرنے کے لیے درجہ حرارت اور مدت کو ایڈجسٹ کرنا۔

---

SiC کرسٹل گروتھ ٹیکنالوجی میں رجحانات

1. بڑے کرسٹل سائز
SiC سنگل کرسٹل کا قطر صرف چند ملی میٹر سے بڑھ کر 6 انچ، 8 انچ، اور یہاں تک کہ 12 انچ ویفرز تک پہنچ گیا ہے۔ بڑے ویفرز پیداواری کارکردگی کو بڑھاتے ہیں اور لاگت کو کم کرتے ہیں، جبکہ ہائی پاور ڈیوائس ایپلی کیشنز کے مطالبات کو پورا کرتے ہیں۔

2. اعلی کرسٹل معیار
اعلیٰ کارکردگی والے آلات کے لیے اعلیٰ معیار کے SiC کرسٹل ضروری ہیں۔ نمایاں بہتری کے باوجود، موجودہ کرسٹل اب بھی نقائص جیسے مائیکرو پائپس، ڈس لوکیشنز، اور نجاست کو ظاہر کرتے ہیں، یہ سب ڈیوائس کی کارکردگی اور اعتبار کو کم کر سکتے ہیں۔

3. لاگت میں کمی
SiC کرسٹل کی پیداوار اب بھی نسبتاً مہنگی ہے، جس سے وسیع تر اپنانے کو محدود کیا جا رہا ہے۔ بہتر ترقی کے عمل کے ذریعے لاگت کو کم کرنا، پیداواری کارکردگی میں اضافہ، اور خام مال کی کم لاگت مارکیٹ ایپلی کیشنز کو بڑھانے کے لیے بہت ضروری ہے۔

4. ذہین مینوفیکچرنگ
مصنوعی ذہانت اور بڑی ڈیٹا ٹیکنالوجیز میں ترقی کے ساتھ، SiC کرسٹل ترقی ذہین، خودکار عمل کی طرف بڑھ رہی ہے۔ سینسر اور کنٹرول سسٹم اصل وقت میں ترقی کے حالات کی نگرانی اور ایڈجسٹ کر سکتے ہیں، عمل کے استحکام اور پیشین گوئی کو بہتر بنا سکتے ہیں۔ ڈیٹا اینالیٹکس عمل کے پیرامیٹرز اور کرسٹل کوالٹی کو مزید بہتر بنا سکتا ہے۔

اعلی معیار کی SiC سنگل کرسٹل گروتھ ٹیکنالوجی کی ترقی سیمی کنڈکٹر مواد کی تحقیق میں ایک اہم توجہ ہے۔ جیسے جیسے ٹیکنالوجی ترقی کرتی ہے، کرسٹل نمو کے طریقے تیار ہوتے اور بہتر ہوتے رہیں گے، جو اعلی درجہ حرارت، ہائی فریکوئنسی، اور ہائی پاور الیکٹرانک آلات میں SiC ایپلی کیشنز کے لیے ایک ٹھوس بنیاد فراہم کرتے ہیں۔