Paano makamit ang mataas na kalidad na paglago ng kristal? - sic crystal growth pugon

1. Ano ang pangunahing prinsipyo ng hurno ng paglago ng kristal ng silikon?

Ang nagtatrabaho na prinsipyo ng silikon na karbida na kristal na paglago ng hurno ay pisikal na sublimation (PVT). Ang pamamaraan ng PVT ay isa sa mga pinaka mahusay na pamamaraan para sa paglaki ng mataas na kadalisayan sic solong kristal. Sa pamamagitan ng tumpak na kontrol ng thermal field, kapaligiran at mga parameter ng paglago, ang silikon na karbida na kristal na paglaki ng kristal ay maaaring gumana nang matatag sa mataas na temperatura upang makumpleto ang sublimation, paghahatid ng phase ng gas at proseso ng crystallization ng crystallization ngSic powder.

1.1 Prinsipyo ng Paggawa ng Paglago ng Hurno

● Paraan ng PVT

Ang core ng PVT na pamamaraan ay ang sublimate silikon na karbida ng pulbos sa mga gas na sangkap sa mataas na temperatura, at magpapahawak sa kristal ng binhi sa pamamagitan ng paghahatid ng phase ng gas upang makabuo ng isang solong istraktura ng kristal. Ang pamamaraang ito ay may makabuluhang pakinabang sa paghahanda ng mataas na kadalisayan, malaking sukat na mga kristal.

● Pangunahing proseso ng paglaki ng kristal

✔ Sublimation: Sic powder sa crucible ay sublimated sa mga gas na sangkap tulad ng Si, C2 at Sic2 sa isang mataas na temperatura sa itaas ng 2000 ℃.

✔ transportasyon: Sa ilalim ng pagkilos ng thermal gradient, ang mga gas na sangkap ay ipinapadala mula sa mataas na temperatura zone (pulbos na zone) hanggang sa mababang temperatura zone (ibabaw ng kristal na ibabaw).

✔ Ang crystallization ng condensation: Ang mga pabagu -bago na sangkap ay umuusbong sa ibabaw ng kristal na ibabaw at lumalaki kasama ang direksyon ng sala -sala upang makabuo ng isang solong kristal.

1.2 Mga tiyak na prinsipyo ng paglago ng kristal

Ang proseso ng paglago ng mga kristal na silikon na karbida ay nahahati sa tatlong yugto, na malapit na maiugnay sa bawat isa at nakakaapekto sa pangwakas na kalidad ng kristal.

✔ sic powder sublimation: Sa ilalim ng mataas na mga kondisyon ng temperatura, ang solidong SIC (silikon na karbida) ay masisira sa gas na silikon (SI) at gas na carbon (C), at ang reaksyon ay ang mga sumusunod:

Sic (s) → Si (g) + c (g)

At mas kumplikadong pangalawang reaksyon upang makabuo ng pabagu -bago ng mga sangkap na gas (tulad ng SIC2). Ang mataas na temperatura ay isang kinakailangang kondisyon upang maitaguyod ang mga reaksyon ng sublimation.

✔ Gas phase transportasyon: Ang mga sangkap na gas ay dinadala mula sa sublimation zone ng crucible sa seed zone sa ilalim ng drive ng temperatura gradient. Ang katatagan ng daloy ng gas ay tumutukoy sa pagkakapareho ng pag -aalis.

✔ Ang crystallization ng condensation: Sa mas mababang temperatura, ang mga pabagu -bago na mga sangkap ng gas ay pinagsama sa ibabaw ng kristal ng binhi upang mabuo ang mga solidong kristal. Ang prosesong ito ay nagsasangkot ng mga kumplikadong mekanismo ng thermodynamics at crystallography.

1.3 Mga pangunahing mga parameter para sa paglago ng kristal na karbida ng silikon

Ang mga de-kalidad na kristal ng SIC ay nangangailangan ng tumpak na kontrol ng mga sumusunod na mga parameter:

✔ temperatura: Ang sublimation zone ay kailangang panatilihin sa itaas ng 2000 ℃ upang matiyak ang kumpletong agnas ng pulbos.Ang temperatura ng seed zone ay kinokontrol sa 1600-1800 ℃ upang matiyak ang isang katamtamang rate ng pag-aalis.

✔ Pressure: Ang paglago ng PVT ay karaniwang isinasagawa sa isang mababang presyon na kapaligiran ng 10-20 TORR upang mapanatili ang katatagan ng transportasyon ng gas phase.Too mataas o masyadong mababang presyon ay hahantong sa napakabilis na rate ng paglago ng kristal o pagtaas ng mga depekto.

✔ kapaligiran: Gumamit ng mataas na kadalisayan argon bilang isang gas ng carrier upang maiwasan ang kontaminasyon ng impurya sa panahon ng proseso ng reaksyon.Ang kadalisayan ng kapaligiran ay mahalaga sa pagsugpo sa mga depekto ng kristal.

✔ Oras: Ang oras ng paglago ng kristal ay karaniwang hanggang sa sampu -sampung oras upang makamit ang pantay na paglaki at naaangkop na kapal.

2. Ano ang istraktura ng hurno ng paglago ng kristal na silikon?

Ang pag-optimize ng istraktura ng hurno ng paglago ng kristal na karbida ay pangunahing nakatuon sa pag-init ng mataas na temperatura, kontrol sa kapaligiran, disenyo ng patlang ng temperatura at sistema ng pagsubaybay.

2.1 Pangunahing sangkap ng hurno ng paglago

● High-temperatura ng sistema ng pag-init

✔ Pag-init ng Paglaban: Gumamit ng wire na paglaban sa mataas na temperatura (tulad ng molibdenum, tungsten) upang direktang magbigay ng enerhiya ng init. Ang kalamangan ay mataas na katumpakan ng control ng temperatura, ngunit ang buhay ay limitado sa mataas na temperatura.

✔ Induction Heating: Eddy kasalukuyang pagpainit ay nabuo sa crucible sa pamamagitan ng isang induction coil. Mayroon itong mga pakinabang ng mataas na kahusayan at hindi contact, ngunit ang gastos ng kagamitan ay medyo mataas.

● Grapayt Crucible at Substrate Seed Station

✔ Tinitiyak ng mataas na kadalisayan na Graphite Crucible ang katatagan ng mataas na temperatura.

✔ Ang disenyo ng istasyon ng binhi ay dapat isaalang -alang ang parehong pagkakapareho ng daloy ng hangin at thermal conductivity.

● Aparato ng control ng kapaligiran

✔ Nilagyan ng isang sistema ng paghahatid ng gas ng mataas na kadalisayan at isang presyon na kumokontrol sa balbula upang matiyak ang kadalisayan at katatagan ng kapaligiran ng reaksyon.

● Disenyo ng Uniformity ng Patlang ng Temperatura

✔ Sa pamamagitan ng pag -optimize ng kapal ng crucible wall, pamamahagi ng elemento ng pag -init at istraktura ng kalasag ng init, nakamit ang pantay na pamamahagi ng patlang ng temperatura, na binabawasan ang epekto ng thermal stress sa kristal.

2.2 Disenyo ng Temperatura at Thermal Gradient Design

✔ Kahalagahan ng pagkakapareho ng patlang ng temperatura: Ang hindi pantay na patlang ng temperatura ay hahantong sa iba't ibang mga lokal na rate ng paglago at mga depekto sa loob ng kristal. Ang pagkakapareho ng patlang ng temperatura ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng annular na disenyo ng simetrya at pag -optimize ng kalasag ng init.

✔ Tumpak na kontrol ng thermal gradient: Ayusin ang pamamahagi ng kuryente ng mga heaters at gumamit ng mga kalasag ng init upang paghiwalayin ang iba't ibang mga lugar upang mabawasan ang mga pagkakaiba sa temperatura. Dahil ang mga thermal gradients ay may direktang epekto sa kapal ng kristal at kalidad ng ibabaw.

2.3 Sistema ng Pagsubaybay para sa proseso ng paglago ng kristal

✔ Pagsubaybay sa temperatura: Gumamit ng mga sensor ng temperatura ng hibla ng hibla upang masubaybayan ang real-time na temperatura ng sublimation zone at seed zone. Ang sistema ng feedback ng data ay maaaring awtomatikong ayusin ang lakas ng pag -init.

✔ Pagsubaybay sa rate ng paglago: Gumamit ng laser interferometry upang masukat ang rate ng paglago ng ibabaw ng kristal. Pagsamahin ang data ng pagsubaybay sa mga algorithm ng pagmomolde upang pabago -bago na -optimize ang proseso.

3. Ano ang mga teknikal na paghihirap ng hurno ng paglago ng kristal na karbida?

Ang mga teknikal na bottlenecks ng silikon na karbida na kristal na paglago ng kristal ay pangunahing puro sa mga materyales na may mataas na temperatura, kontrol sa patlang ng temperatura, pagsugpo sa depekto at pagpapalawak ng laki.

3.1 Pagpili at mga hamon ng mga materyales na may mataas na temperatura

Grapaytay madaling na -oxidized sa sobrang mataas na temperatura, atSic coatingkailangang idagdag upang mapabuti ang paglaban sa oksihenasyon. Ang kalidad ng patong ay direktang nakakaapekto sa buhay ng hurno.

Ang limitasyon ng elemento ng elemento at limitasyon ng temperatura. Ang mga wire ng paglaban sa mataas na temperatura ay kailangang magkaroon ng mataas na pagtutol sa pagkapagod. Ang kagamitan sa pag -init ng induction ay kailangang ma -optimize ang disenyo ng dissipation ng init ng coil.

3.2 tumpak na kontrol ng temperatura at thermal field

Ang impluwensya ng hindi pantay na thermal field ay hahantong sa isang pagtaas sa pag-stack ng mga pagkakamali at dislocations. Ang modelo ng simulation ng thermal field ng thermal ay kailangang ma -optimize upang makita ang mga problema nang maaga.

Pagiging maaasahan ng mga kagamitan sa pagsubaybay sa mataas na temperatura. Ang mga sensor na may mataas na temperatura ay kailangang lumalaban sa radiation at thermal shock.

3.3 Kontrol ng mga depekto sa kristal

Ang pag -stack ng mga pagkakamali, dislocations at polymorphic hybrids ay ang pangunahing mga uri ng depekto. Ang pag -optimize ng thermal field at kapaligiran ay nakakatulong upang mabawasan ang density ng depekto.

Pagkontrol ng mga mapagkukunan ng karumihan. Ang paggamit ng mga materyales na may mataas na kadalisayan at ang pagbubuklod ng hurno ay mahalaga sa pagsugpo sa karumihan.

3.4 Mga Hamon ng malaking laki ng paglaki ng kristal

Ang mga kinakailangan ng uniporme ng thermal field para sa pagpapalawak ng laki. Kapag ang laki ng kristal ay pinalawak mula sa 4 pulgada hanggang 8 pulgada, ang disenyo ng pagkakapareho ng patlang ng temperatura ay kailangang ganap na ma -upgrade.

Solusyon sa mga problema sa pag -crack at pag -war. Bawasan ang pagpapapangit ng kristal sa pamamagitan ng pagbabawas ng gradient ng thermal stress.

4. Ano ang mga hilaw na materyales para sa lumalagong de-kalidad na mga kristal na sic?

Ang Vetek Semiconductor ay nakabuo ng isang bagong sic solong kristal na hilaw na materyal -Mataas na kadalisayan cvd sic hilaw na materyal. Pinupuno ng produktong ito ang domestic gap at nasa nangungunang antas din sa buong mundo, at magiging sa isang pangmatagalang nangungunang posisyon sa kumpetisyon. Ang tradisyunal na silikon na karbida na hilaw na materyales ay ginawa ng reaksyon ng mataas na kadalisayan na silikon at grapayt, na mataas sa gastos, mababa sa kadalisayan at maliit sa laki.

Ang teknolohiyang fluidized bed ng Vetek Semiconductor ay gumagamit ng methyltrichlorosilane upang makabuo ng silikon na karbida na hilaw na materyales sa pamamagitan ng pag-aalis ng singaw ng kemikal, at ang pangunahing by-product ay hydrochloric acid. Ang Hydrochloric acid ay maaaring makabuo ng mga asing -gamot sa pamamagitan ng pag -neutralize sa alkali, at hindi magiging sanhi ng anumang polusyon sa kapaligiran. 

Kasabay nito, ang methyltrichlorosilane ay isang malawak na ginagamit na pang -industriya na gas na may mababang gastos at malawak na mapagkukunan, lalo na ang China ang pangunahing tagagawa ng methyltrichlorosilane. Samakatuwid, ang mataas na kadalisayan ng Vetek SemiconductorCVD sic raw materialay may pang -internasyonal na nangungunang kompetisyon sa mga tuntunin ng gastos at kalidad.Ang kadalisayan ng mataas na kadalisayan CVD sic raw material ay mas mataas kaysa sa 99.9995%.

✔ Malaking sukat at mataas na density: Ang average na laki ng butil ay tungkol sa 4-10mm, at ang laki ng butil ng domestic acheson raw na materyales ay <2.5mm. Ang parehong dami ng crucible ay maaaring humawak ng higit sa 1.5kg ng mga hilaw na materyales, na naaayon sa paglutas ng problema ng hindi sapat na supply ng mga malalaking laki ng mga materyales na paglago ng kristal, na nagpapagaan sa graphitization ng mga hilaw na materyales, binabawasan ang pagbalot ng carbon at pagpapabuti ng kalidad ng kristal.

✔ Mababang Si/C ratio: Ito ay mas malapit sa 1: 1 kaysa sa acheson raw na materyales ng pamamaraan ng pagpapalaganap ng sarili, na maaaring mabawasan ang mga depekto na sapilitan ng pagtaas ng Si bahagyang presyon.

✔ Mataas na halaga ng output: Ang mga lumago na hilaw na materyales ay nagpapanatili pa rin ng prototype, bawasan ang recrystallization, bawasan ang graphitization ng mga hilaw na materyales, bawasan ang mga depekto sa pambalot ng carbon, at pagbutihin ang kalidad ng mga kristal.

✔ Mas mataas na kadalisayan: Ang kadalisayan ng mga hilaw na materyales na ginawa ng pamamaraan ng CVD ay mas mataas kaysa sa acheson raw na materyales ng pamamaraan ng self-propagating. Ang nilalaman ng nitrogen ay umabot sa 0.09ppm nang walang karagdagang paglilinis. Ang hilaw na materyal na ito ay maaari ring maglaro ng isang mahalagang papel sa larangan ng semi-insulating.

✔ Mas mababang gastos: Ang pantay na rate ng pagsingaw ay nagpapadali sa proseso at kontrol ng kalidad ng produkto, habang pinapabuti ang rate ng paggamit ng mga hilaw na materyales (rate ng paggamit> 50%, 4.5kg raw na materyales ay gumagawa ng 3.5kg ingots), pagbabawas ng mga gastos.

✔ Mababang rate ng error sa tao: Ang pag -aalis ng singaw ng kemikal ay maiiwasan ang mga impurities na ipinakilala ng operasyon ng tao.