Adhedhasar carbide tunggal Crystal Crystal Crystal Crystal Crystal Crystal

       Silikon karbida minangka salah sawijining bahan sing cocog kanggo nggawe suhu sing dhuwur, frekuensi dhuwur-dhuwur, piranti dhuwur lan dhuwur voltase. Supaya bisa nambah efisiensi produksi lan nyuda biaya, persiapan substrat karbida kanthi ukuran gedhe minangka arah pangembangan sing penting. Ngarahake syarat prosesWutah Karbida 8-Inch Silikon (SIC) Tunggal, mekanisme wutah saka metode instruksi vapor transportasi silikon (Pvt) dianalisis, sistem pemanasan (tuntunan Cincin Pandhuan, dilapisi TAC ditutupi,Dering ditutupi tac, Piring plate dilapisi tac, cincin petal telu, Tac ditutupi telung petal, sing duwe lapisan cilik, kaku sing alus, kaku, kaku sing ditutupi lan liyanePertambangan pertumbuhan kristal tunggalDiwenehi dening Vetek Semiconduktor), rotasi keras lan ngolah teknologi kontrol parameter Carbide tunggal kristal tungar tungar, lan kristal 8 inci wis siyap disiapake lan thukul analisis simulasi termal lan proses.

Pambuka

      Carbide Carbide (SIC) minangka wakil khas saka bahan semikonduktor generasi katelu. Nduwe kaluwihan kinerja kayata ambane bandgap sing luwih gedhe, lapangan listrik listrik sing luwih dhuwur, lan konduktivitas termal sing luwih dhuwur. Iki ditindakake kanthi suhu kanthi suhu dhuwur, tekanan tinggi lan frekuensi dhuwur, lan wis dadi salah sawijining arah pangembangan utama ing teknologi materi semikonduktor.  Saiki, tuwuhing kristal karbida karbida utamane nggunakake transportasi uap fisik (Pvt), sing kalebu masalah gagang multi-fisik, macem-macem komponen lapangan, macem-macem panas lan interaksi aliran aliran Magneto-listrik lan Magneto. Mula, desain sistem pertumbuhan PVT angel, lan pangukuran parameter lan kontrol program sajroneProses pertumbuhan kristalangel, nyebabake kesulitan kanggo ngontrol cacat kualitas saka kristal karbida karbida lan ukuran kristal cilik, saéngga biaya piranti kanthi mobil silikon.

      Peralatan Pabrik Karbida Karbida minangka dhasar teknologi karbida silikon lan pangembangan industri. Tingkat teknis, kemampuan proses lan jaminan independon karbida tunggal kristal tungar kristal yaiku kunci kanggo ngembangake macem-macem bahan karbida ing arah kanthi ukuran komustri generasi sing murah lan gedhe. Ing piranti semikonduktor kanthi carbide tunggal silikon, minangka substrat, nilai saka substrat akun kanggo proporsi paling gedhe, udakara 50%. Peralatan pertumbuhan kristal kristal kristal karbida gedhe-gedhe, nambah paningkatan lan tingkat pertumbuhan karbida carbide tunggal, lan nyuda biaya produksi sing penting kanggo aplikasi piranti sing gegandhengan. Kanggo nambah sumber kapasitas produksi lan luwih nyuda biaya rata-rata piranti karbida silikon, ngembangake ukuran substrat karbida silikon minangka salah sawijining cara sing penting. Saiki, ukuran substrat karbida karbida internasional internasional yaiku 6 inci, lan wis maju kanthi cepet 8 inci.

       Teknologi utama sing kudu ditanggulangi ing pangembangan silikon karbida tunggal kristal kalebu: (1) Desain struktur lapangan termal sing gedhe kanggo entuk kamenangan suhu radial sing luwih cilik lan kembar suhu longitudinal sing luwih gedhe lan tuwuh kristal karibik sing luwih gedhe. (2) Rotasi rotasi lan koil sing gedhe lan ngedhunake mekanisme gerakan, saengga bisa uga langgeng mateni sajrone proses pertumbuhan kristal lan mindhah konsistensi kristal kanggo proses kristal 8 inci lan nglukis wutah. (3) Paramèter proses otomatis ing kahanan dinamis sing cocog karo proses pertumbuhan kristal sing berkualitas tinggi.

1 mekanisme wutah kristal pvt

       Cara pvt yaiku nyiapake kristal tunggal silikon kanthi nyelehake sumber sic ing sisih ngisor grafit Grafit sing cilindis, lan kristal SIC ditandur ing cedhak tutup. The crucible is heated to 2 300~2 400 ℃ by radio frequency induction or resistance, and is insulated by graphite felt orgrafit keroposWaca rangkeng-. Bahan utama sing diangkut saka sumber SIC menyang Crystal wiji yaiku, molekul si2c lan SIC2. Suhu ing kristal wiji dikontrol dadi rada murah tinimbang ing bubuk mikro-ngisor, lan gradient suhu axial dibentuk ing caket. Kaya sing ditampilake ing Gambar 1, Silikon Carbide Mikro-Bubuk Mikro kanggo mbentuk gas reaksi saka macem-macem komponen phase gas sing beda-beda, sing bisa digunakake ing suhu sing luwih murah ing ngisor drive kanggo mbentuk ingot silikon karbida.

Reaksi kimia utama Wutah Pvt yaiku:

Sic (s) ⇌ si (g) + c (s)

2sic ⇌ lan₂C (g) + c (s)

2sik ⇌ sic2 (g) + si (l, g)

Sic (s) ⇌ sic (g)

Karakteristik Pvt Wutah Kristal Tunggal SIC yaiku:

1) Ana antarmuka rong gas-solid: Salah sawijining antarmuka bubuk gas, lan liyane antarmuka gas-kristal.

2) Fase gas dumadi saka rong jinis bahan: siji yaiku molekul inert sing dikenalake ing sistem kasebut; liyane yaiku komponen phase gas Simcn sing diprodhuksi dening dekomposisi lan sublimasi sakaWêdakakêna SICWaca rangkeng-. Komponen fase gas Simcn sesambungan karo saben liyane, lan bagean saka komponen phase gas kristal sing diarani Syaratake crystallization bakal tuwuh menyang kristal SIC.

3) Ing bubuk karbida solicon sing padhet, Reaksi solid-solid bakal kedadeyan ing antarane partikel sing durung sublimis, lan partikel sing dadi partikel kristal, lan partikel karotoan sing ana ing partikel karbon utawa partikel karbon amarga dudu stoichiometric bosok lan sublimasi.

4) Sajrone proses wutah kristal, rong owah-owahan phase bakal kedadeyan: yaiku partikel bubuk karbida karbida karbida karbida saka gas Simcn liwat komponen fase gas Simcn diowahi dadi partikel kola liwat kristalisasi.

2 Desain Peralatan 

      Kaya sing ditampilake ing Gambar 2, Silikon karbida tunggal kristal tunggal, kalebu: Majelis tutup ndhuwur, Monthis Pemanasan, mekanisme rotasi sing bisa, lan sistem kontrol listrik, lan sistem kontrol listrik.

2.1 Sistem pemanasan 

     Kaya sing ditampilake ing Gambar 3, sistem pemanasan nganggo pemanasan induksi lan dumadi saka coil induksi, aGraphite Crucible, lapisan insulasi (kaku rumangsa, rasane alus), lan sapiturute nalika frekuensi alternasi medium liwat Coil induksi multi-giliran ing njaba grafit Frekuensi sing padha bakal dibentuk ing grafit sing padha bakal dibentuk ing grafit sing padha, ngasilake kekuwatan elektromotif sing didorong. Wiwit materi grafitablean sing dhuwur banget duwe konduktivitas sing apik, saiki sing diijolake ing tembok sing caket, mbentuk saiki Eddy. Ing tumindak pasukan Lorentz, saiki sing didukung pungkasane bisa nggabungake ing tembok njaba sing krupuk (I.E., efek kulit) lan mbesuk ngrusak ruangan radial. Amarga ana arus arus eddy, Joule Panas digawe ing tembok njaba sing bisa ditindakake, dadi sumber pemanasan sistem pertumbuhan. Ukuran lan distribusi panas Joule langsung nemtokake lapangan suhu ing jeroan, sing bakal mengaruhi tuwuh kristal.

     Kaya sing ditampilake ing Gambar 4, Coil Induksi minangka bagean utama sistem pemanasan. Iki ngetrapake rong set struktur kongkahan independen lan dilengkapi mekanisme gerakan tliti ndhuwur lan ngisor. Umume kerugian listrik saka sistem pemanasan kabeh ditenun dening kumparan, lan dipeksa adhem kudu ditindakake. Coil tatu nganggo tabung tembaga lan digawe adhem kanthi banyu ing njero. Frekuensi sawetara saiki sing diutuk yaiku 8 ~ 12 KHz. Frekuensi pemanasan induksi nemtokake ambane penembakan kolom elektromagnetik ing grafit kasebut. Mekanisme gerakan Coil nggunakake mekanisme pasangan skru motor sing didorong. Coil induksi nglewati kanthi sumber daya induksi kanggo panas grafit internal ora bisa nggayuh sublimasi bubuk. Ing wektu sing padha, kekuwatan lan posisi relatif saka rong set coil dikontrol kanggo nggawe suhu ing Crystal ing antarane kristal sing luwih murah tinimbang ing kristal winih lan bubuk ing Crystal Silikon Carbide.

2.2 Mekanisme rotasi sing bisa 

      Sajrone tuwuh ukuran gedheKristal tunggal karbida karbida, Sing bisa waral ing lingkungan vakum saka rongga kasebut tetep diputer miturut syarat proses, lan lapangan termal sing gradient lan negara tekanan ing rongga kudu tetep stabil. Kaya sing ditampilake ing Gambar 5, pasangan gear sing didorong motor digunakake kanggo nggayuh rotasi stabil saka sing bisa ditindakake. Struktur panyegel cairan magnetik digunakake kanggo nggayuh sealing dinamis shaft. Segel cairan magnetik nggunakake sirkuit lapangan magnetik sing dipotong ing antarane sembrani, sepatu magnetik lan lengen klambi kanggo nggawe cincin cairan magnetik, kanthi nggunakake cincin cairan kaya o-ring, kanthi lengkap ngalangi kanggo nggayuh tujuan. Nalika gerakan rotasi ditularake saka swasana vakum, piranti Penyakit Dinamik O-Roh sing bisa digunakake kanggo nyandhang, lan gesang magnetik sing bisa diisi kabeh, lan entuk bocor nol ing rong proses gerakan lan entuk. Cairan magnetik lan dhukungan sing ora bisa digunakake kanggo nggawe struktur banyu sing adhem kanggo njamin pelacakan suhu sing dhuwur kanggo cairan magnetik lan dhukungan sing ora bisa digunakake lan entuk stabilitas lapangan termal.

2.3 Mekanisme Angkat Panutup Suda

     Mekanisme angkat sing ngisor kalebu motor drive, ball ball, pandhuan linear, kurungan ngangkat, tutup tungku lan krenjang tutup tungku. Motor nyopir kurungan tutup tungku sing disambungake menyang pandhuan ngawut-awut liwat suda kanggo nyadari gerakan munggah lan mudhun saka ngisor tutup ngisor.

     Mekanisme tutup ngisor ngisor nggampangake penempatan lan ngilangi kasuksesan ukuran gedhe, lan sing luwih penting, njamin linuwih saka nutup tutup tungku ing ngisor. Sajrone proses kabeh, ruangan kasebut duwe tahapan pangowahan tekanan kayata vakum, tekanan dhuwur, lan tekanan sithik. Kompresi lan panyegel negara ngisor langsung mengaruhi linuwih proses. Sawise segel gagal ing suhu sing dhuwur, kabeh proses bakal dipotong. Liwat piranti pangontrol servo lan watesan, kenceng saka rapat ngisor lan kamar dikendhaleni kanggo entuk negara komprèsi sing paling apik kanggo njamin stabilitas tekanan tungku, kaya sing ditampilake ing Gambar 6.

2.4 Sistem Kontrol Listrik 

      Sajrone tuwuh kristal karbida karbida, sistem kontrol listrik kudu ngontrol paramèter proses sing beda, utamane kalebu tingkat rotasi coil, utamane tingkat rotasi coil, daya pemanasan, lan pambuka katup sing proporsi.

      Kaya sing ditampilake ing Gambar 7, sistem kontrol nggunakake pengontrol sing bisa digunakake minangka server, sing nyambung menyang driver Servo liwat bis kanggo nyadari kontrol gerakan kumpul kumpul lan salib; Disambungake menyang kontroller suhu lan aliran pengontrol liwat mobusrttu standar kanggo ngerteni real-wektu kontrol suhu, tekanan lan aliran gas proses khusus. Nyadirake komunikasi karo piranti lunak konfigurasi liwat informasi Ethernet, ijol-ijolan, lan nampilake macem-macem informasi parameter proses ing komputer host. Operator, proses personel lan manajer ijol-ijolan informasi kanthi sistem kontrol liwat antarmuka mesin-mesin.

     Sistem kontrol nindakake kabeh koleksi data lapangan, nganalisa status operasi kabeh akturator lan hubungan logis ing antarane mekanisme. Pengontrol sing bisa diprogram nampa pandhuan saka komputer host lan ngrampungake kontrol saben aksiator sistem. Strategi eksekusi lan safety babagan menu proses otomatis kabeh dileksanakake dening pengontrol program. Stabilitas pengontrol sing bisa diprogram njamin stabilitas lan linuwih safety operasi operasi proses proses.

     Konfigurasi ndhuwur njaga ijol-ijolan data kanthi pengontrol sing bisa diprogram ing wektu nyata lan nampilake data lapangan. Iki dilengkapi antarmuka operasi kayata kontrol pemanasan, kontrol tekanan, kontrol circuit gas lan kontrol motor, lan nilai-nilai setelan saka macem-macem paramèter bisa diowahi ing antarmuka. Pemantauan nyata-wektu parameter weker, nyedhiyakake tampilan weker layar, ngrekam wektu lan data sing kedadeyan lan bisa dibayar. Rekam nyata-wektu kabeh data proses, konten operasi layar lan wektu operasi. Kontrol gabungan macem-macem paramèter proses diwujudake liwat kode sing bisa digunakake ing njero pengontrol program, lan maksimal 100 langkah proses bisa diwujudake. Saben langkah kalebu luwih saka paramèter proses tikel kayata wektu operasi proses, daya target, tekanan target, aliran Argon, aliran nitrogen, posisi sing salib, tarif sing bisa salib.

3 analisis simulasi lapangan termal

    Model analisis simulasi lapangan termal ditetepake. Gambar 8 minangka peta Cloud ing kamar wutah sing canggih. Supaya njamin macem-macem suhu tuwuhing kristal tunggal 4h-Sic, Suhu Pusat Crystal diwilang dadi 2200 ℃, lan suhu Edge 2205.4 ℃. Ing wektu iki, suhu pusat paling dhuwur yaiku 2167.5 ℃, lan suhu paling dhuwur ing wilayah bubuk (sisih mudhun) yaiku 2274.4.4 ℃, nggawe gradient suhu axial.

       Penyebaran radial kristal saka kristal kasebut ditampilake ing Gambar 9. Suhu suhu lateral sisih ngisor saka permukaan kristal wiji bisa kanthi efektif ningkatake bentuk wutah kristal kanthi efektif. Bentenane suhu awal saiki sing wis diwilang yaiku 5.4 ℃, lan bentuk sakabehe meh rata lan rada convex, sing bisa nyukupi akurasi suhu radial lan syarat keseranan permukaan kristal wiji.

       Kursi bedane suhu ing antarane permukaan bahan mentah lan permukaan kristal wiji ditampilake ing Gambar 10. Suhu Pusat Bahan yaiku 2210 ℃, lan kamenangan suhu longitudinal yaiku 2210 ℃, lan permukaan kristal wiji, sing ana ing sawetara sing cukup.

      Tingkat wutah kira-kira ditampilake ing Gambar 11. Tingkat pertumbuhan kanthi cepet bisa nambah kemungkinan cacat kayata polymorphisme lan dislokasi. Tingkat wutah saiki kira-kira meh 0,1 mm / h, sing ana ing sawetara sing cukup.

     Liwat analisis simulasi lapangan termal, ditemokake yen suhu tengah lan suhu Suhu Crystal ketemu karo suhu radial kristal saka 8 inci. Ing wektu sing padha, sisih ndhuwur lan ngisor bentuke crucble minangka kembar suhu axial sing cocog kanggo dawane lan ketebalan kristal. Cara pemanasan saiki kanggo sistem pertumbuhan bisa nyukupi pertumbuhan kristal tunggal 8 inci.

4 tes eksperimen

     Nggunakake ikiTungar Wutah Kristal Carbide tunggal, adhedhasar suhu simulasi bidang termal, kanthi nyetel parameter kayata suhu rongga, lan posisi rotasi karbida kristal, lan jajanan rotasi sing bisa ditindakake, lan eksploitasi kristal sing bisa ditindakake (kaya sing ditampilake ing Gambar 12).

5 Kesimpulan

     Teknologi utama kanggo tuwuh kristal siji silikon karbida karbida ing 8-inci, kayata lapangan termal sing gradient, mekanisme gerakan sing bisa digunakake, lan paramèter proses otomatis, diteliti. Lapangan termal ing kamar wutah sing caket yaiku simulasi lan nganalisa entuk gradient suhu sing cocog. Sawise nyoba, metode pemanasan dobel dobel bisa uga tuwuhing ukuran gedhekristal karbidaWaca rangkeng-. Penelitian lan pangembangan teknologi iki nyedhiyakake teknologi peralatan kanggo entuk kristal karbida (lan nyedhiyakake dhasar peralatan kanggo transisi industrialisasi karbida saka 6 inci nganti 8 inci, nambah efisiensi pertumbuhan bahan karbida silikon lan nyuda biaya.