ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਉਗਾਉਣ ਦੇ ਮੁੱਖ ਤਰੀਕਿਆਂ ਵਿੱਚ ਭੌਤਿਕ ਭਾਫ਼ ਟ੍ਰਾਂਸਪੋਰਟ (PVT), ਟੌਪ-ਸੀਡਡ ਸਲਿਊਸ਼ਨ ਗ੍ਰੋਥ (TSSG), ਅਤੇ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾ (HT-CVD) ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ।

ਇਹਨਾਂ ਵਿੱਚੋਂ, PVT ਵਿਧੀ ਆਪਣੇ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਸਰਲ ਉਪਕਰਣ ਸੈੱਟਅੱਪ, ਸੰਚਾਲਨ ਅਤੇ ਨਿਯੰਤਰਣ ਵਿੱਚ ਸੌਖ, ਅਤੇ ਘੱਟ ਉਪਕਰਣ ਅਤੇ ਸੰਚਾਲਨ ਲਾਗਤਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ ਉਦਯੋਗਿਕ ਉਤਪਾਦਨ ਲਈ ਮੁੱਖ ਤਕਨੀਕ ਬਣ ਗਈ ਹੈ।

---

PVT ਵਿਧੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗ੍ਰੋਥ ਦੇ ਮੁੱਖ ਤਕਨੀਕੀ ਨੁਕਤੇ

PVT ਵਿਧੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਉਗਾਉਣ ਲਈ, ਕਈ ਤਕਨੀਕੀ ਪਹਿਲੂਆਂ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਨਾਲ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ:

1. ਥਰਮਲ ਫੀਲਡ ਵਿੱਚ ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਸ਼ੁੱਧਤਾ
   ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗ੍ਰੋਥ ਥਰਮਲ ਫੀਲਡ ਵਿੱਚ ਵਰਤੇ ਜਾਣ ਵਾਲੇ ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਨੂੰ ਸਖ਼ਤ ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਦੀਆਂ ਜ਼ਰੂਰਤਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਨਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਹਿੱਸਿਆਂ ਵਿੱਚ ਅਸ਼ੁੱਧਤਾ ਸਮੱਗਰੀ 5×10⁻⁶ ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੋਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਨਸੂਲੇਸ਼ਨ ਫੇਲਟਾਂ ਲਈ 10×10⁻⁶ ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੋਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ। ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਬੋਰਾਨ (B) ਅਤੇ ਐਲੂਮੀਨੀਅਮ (Al) ਦੀ ਸਮੱਗਰੀ ਹਰੇਕ 0.1×10⁻⁶ ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੋਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ।

2. ਬੀਜ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੀ ਸਹੀ ਧਰੁਵੀਤਾ
   ਅਨੁਭਵੀ ਡੇਟਾ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ C-ਫੇਸ (0001) 4H-SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਉਗਾਉਣ ਲਈ ਢੁਕਵਾਂ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ Si-ਫੇਸ (0001) 6H-SiC ਵਾਧੇ ਲਈ ਢੁਕਵਾਂ ਹੈ।

3. ਆਫ-ਐਕਸਿਸ ਸੀਡ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੀ ਵਰਤੋਂ
   ਔਫ-ਐਕਸਿਸ ਬੀਜ ਵਿਕਾਸ ਸਮਰੂਪਤਾ ਨੂੰ ਬਦਲ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੁਕਸ ਘਟਾ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਬਿਹਤਰ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗੁਣਵੱਤਾ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ।

4. ਭਰੋਸੇਯੋਗ ਬੀਜ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਬੰਧਨ ਤਕਨੀਕ
   ਵਾਧੇ ਦੌਰਾਨ ਸਥਿਰਤਾ ਲਈ ਬੀਜ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਅਤੇ ਧਾਰਕ ਵਿਚਕਾਰ ਸਹੀ ਬੰਧਨ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੈ।

5. ਗ੍ਰੋਥ ਇੰਟਰਫੇਸ ਦੀ ਸਥਿਰਤਾ ਬਣਾਈ ਰੱਖਣਾ
   ਪੂਰੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਾਸ ਚੱਕਰ ਦੌਰਾਨ, ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਯਕੀਨੀ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਵਿਕਾਸ ਇੰਟਰਫੇਸ ਸਥਿਰ ਰਹਿਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ।

 

---

SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗ੍ਰੋਥ ਵਿੱਚ ਮੁੱਖ ਤਕਨਾਲੋਜੀਆਂ

1. SiC ਪਾਊਡਰ ਲਈ ਡੋਪਿੰਗ ਤਕਨਾਲੋਜੀ

ਸੀਰੀਅਮ (Ce) ਨਾਲ SiC ਪਾਊਡਰ ਡੋਪਿੰਗ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਪੌਲੀਟਾਈਪ ਜਿਵੇਂ ਕਿ 4H-SiC ਦੇ ਵਾਧੇ ਨੂੰ ਸਥਿਰ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਅਭਿਆਸ ਨੇ ਦਿਖਾਇਆ ਹੈ ਕਿ Ce ਡੋਪਿੰਗ ਇਹ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ:

• SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੀ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਵਧਾਓ;

• ਵਧੇਰੇ ਇਕਸਾਰ ਅਤੇ ਦਿਸ਼ਾਤਮਕ ਵਿਕਾਸ ਲਈ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਕਰੋ;

• ਅਸ਼ੁੱਧੀਆਂ ਅਤੇ ਨੁਕਸ ਘਟਾਓ;

• ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਪਿਛਲੇ ਪਾਸੇ ਦੇ ਖੋਰ ਨੂੰ ਦਬਾਓ;

• ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਉਪਜ ਦਰ ਵਧਾਓ।

2. ਐਕਸੀਅਲ ਅਤੇ ਰੇਡੀਅਲ ਥਰਮਲ ਗਰੇਡੀਐਂਟਸ ਦਾ ਨਿਯੰਤਰਣ

ਧੁਰੀ ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪੌਲੀਟਾਈਪ ਅਤੇ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਇੱਕ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਜੋ ਬਹੁਤ ਛੋਟਾ ਹੈ, ਪੌਲੀਟਾਈਪ ਸੰਮਿਲਨ ਅਤੇ ਭਾਫ਼ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਆਵਾਜਾਈ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਕਸਾਰ ਗੁਣਵੱਤਾ ਦੇ ਨਾਲ ਤੇਜ਼ ਅਤੇ ਸਥਿਰ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਾਸ ਲਈ ਧੁਰੀ ਅਤੇ ਰੇਡੀਅਲ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਦੋਵਾਂ ਨੂੰ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾਉਣਾ ਬਹੁਤ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੈ।

3. ਬੇਸਲ ਪਲੇਨ ਡਿਸਲੋਕੇਸ਼ਨ (BPD) ਕੰਟਰੋਲ ਤਕਨਾਲੋਜੀ

BPD ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲਾਂ ਵਿੱਚ ਨਾਜ਼ੁਕ ਥ੍ਰੈਸ਼ਹੋਲਡ ਤੋਂ ਵੱਧ ਸ਼ੀਅਰ ਤਣਾਅ ਦੇ ਕਾਰਨ ਬਣਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਸਲਿੱਪ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਨੂੰ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਕਿਉਂਕਿ BPD ਵਿਕਾਸ ਦਿਸ਼ਾ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਇਹ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਾਸ ਅਤੇ ਠੰਢਾ ਹੋਣ ਦੌਰਾਨ ਪੈਦਾ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਅੰਦਰੂਨੀ ਤਣਾਅ ਨੂੰ ਘੱਟ ਕਰਨ ਨਾਲ BPD ਘਣਤਾ ਨੂੰ ਕਾਫ਼ੀ ਹੱਦ ਤੱਕ ਘਟਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

4. ਭਾਫ਼ ਪੜਾਅ ਰਚਨਾ ਅਨੁਪਾਤ ਨਿਯੰਤਰਣ

ਵਾਸ਼ਪ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਕਾਰਬਨ-ਤੋਂ-ਸਿਲੀਕਨ ਅਨੁਪਾਤ ਵਧਾਉਣਾ ਸਿੰਗਲ ਪੌਲੀਟਾਈਪ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਸਾਬਤ ਤਰੀਕਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਉੱਚ C/Si ਅਨੁਪਾਤ ਮੈਕਰੋਸਟੈਪ ਬੰਚਿੰਗ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਬੀਜ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਤੋਂ ਸਤਹ ਵਿਰਾਸਤ ਨੂੰ ਬਰਕਰਾਰ ਰੱਖਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਅਣਚਾਹੇ ਪੌਲੀਟਾਈਪਾਂ ਦੇ ਗਠਨ ਨੂੰ ਦਬਾਉਂਦਾ ਹੈ।

5. ਘੱਟ ਤਣਾਅ ਵਾਲੇ ਵਿਕਾਸ ਤਕਨੀਕਾਂ

ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਾਧੇ ਦੌਰਾਨ ਤਣਾਅ ਵਕਰ ਜਾਲੀ ਵਾਲੇ ਪਲੇਨ, ਦਰਾਰਾਂ ਅਤੇ ਉੱਚ BPD ਘਣਤਾ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਨੁਕਸ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤਾਂ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਸਕਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਨੂੰ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਪ੍ਰਭਾਵਤ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ।

ਅੰਦਰੂਨੀ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਤਣਾਅ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਲਈ ਕਈ ਰਣਨੀਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ:

• ਲਗਭਗ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਥਰਮਲ ਫੀਲਡ ਵੰਡ ਅਤੇ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਮਾਪਦੰਡਾਂ ਨੂੰ ਵਿਵਸਥਿਤ ਕਰਨਾ;

• ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੂੰ ਬਿਨਾਂ ਕਿਸੇ ਮਕੈਨੀਕਲ ਰੁਕਾਵਟ ਦੇ ਸੁਤੰਤਰ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਵਧਣ ਦੇਣ ਲਈ ਕਰੂਸੀਬਲ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਨੂੰ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾਉਣਾ;

• ਬੀਜ ਅਤੇ ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਗਰਮ ਕਰਨ ਦੌਰਾਨ ਥਰਮਲ ਵਿਸਥਾਰ ਬੇਮੇਲ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਲਈ ਬੀਜ ਧਾਰਕ ਸੰਰਚਨਾ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਕਰਨਾ, ਅਕਸਰ ਬੀਜ ਅਤੇ ਧਾਰਕ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ 2 ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਦਾ ਪਾੜਾ ਛੱਡ ਕੇ;

• ਐਨੀਲਿੰਗ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਸੋਧਣਾ, ਭੱਠੀ ਨਾਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੂੰ ਠੰਡਾ ਹੋਣ ਦੇਣਾ, ਅਤੇ ਅੰਦਰੂਨੀ ਤਣਾਅ ਤੋਂ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਰਾਹਤ ਪਾਉਣ ਲਈ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਮਿਆਦ ਨੂੰ ਐਡਜਸਟ ਕਰਨਾ।

---

SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗ੍ਰੋਥ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਵਿੱਚ ਰੁਝਾਨ

1. ਵੱਡੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਆਕਾਰ
SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਆਸ ਸਿਰਫ਼ ਕੁਝ ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਤੋਂ ਵਧ ਕੇ 6-ਇੰਚ, 8-ਇੰਚ, ਅਤੇ ਇੱਥੋਂ ਤੱਕ ਕਿ 12-ਇੰਚ ਵੇਫਰ ਵੀ ਹੋ ਗਏ ਹਨ। ਵੱਡੇ ਵੇਫਰ ਉੱਚ-ਪਾਵਰ ਡਿਵਾਈਸ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਦੀਆਂ ਮੰਗਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਦੇ ਹੋਏ, ਉਤਪਾਦਨ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਲਾਗਤਾਂ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ।

2. ਉੱਚ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗੁਣਵੱਤਾ
ਉੱਚ-ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਾਲੇ ਯੰਤਰਾਂ ਲਈ ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹਨ। ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੁਧਾਰਾਂ ਦੇ ਬਾਵਜੂਦ, ਮੌਜੂਦਾ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਅਜੇ ਵੀ ਮਾਈਕ੍ਰੋਪਾਈਪ, ਡਿਸਲੋਕੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਅਸ਼ੁੱਧੀਆਂ ਵਰਗੇ ਨੁਕਸ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਸਾਰੇ ਯੰਤਰ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਅਤੇ ਭਰੋਸੇਯੋਗਤਾ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦੇ ਹਨ।

3. ਲਾਗਤ ਘਟਾਉਣਾ
SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਉਤਪਾਦਨ ਅਜੇ ਵੀ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਮਹਿੰਗਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਵਿਆਪਕ ਗੋਦ ਨੂੰ ਸੀਮਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਮਾਰਕੀਟ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਦੇ ਵਿਸਥਾਰ ਲਈ ਅਨੁਕੂਲਿਤ ਵਿਕਾਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੁਆਰਾ ਲਾਗਤਾਂ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣਾ, ਉਤਪਾਦਨ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ, ਅਤੇ ਕੱਚੇ ਮਾਲ ਦੀ ਲਾਗਤ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣਾ ਬਹੁਤ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੈ।

4. ਬੁੱਧੀਮਾਨ ਨਿਰਮਾਣ
ਆਰਟੀਫੀਸ਼ੀਅਲ ਇੰਟੈਲੀਜੈਂਸ ਅਤੇ ਵੱਡੀਆਂ ਡਾਟਾ ਤਕਨਾਲੋਜੀਆਂ ਵਿੱਚ ਤਰੱਕੀ ਦੇ ਨਾਲ, SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਾਸ ਬੁੱਧੀਮਾਨ, ਸਵੈਚਾਲਿਤ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਵੱਲ ਵਧ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਸੈਂਸਰ ਅਤੇ ਨਿਯੰਤਰਣ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਅਸਲ-ਸਮੇਂ ਵਿੱਚ ਵਿਕਾਸ ਦੀਆਂ ਸਥਿਤੀਆਂ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ ਅਤੇ ਵਿਵਸਥਿਤ ਕਰ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ, ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਸਥਿਰਤਾ ਅਤੇ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਡੇਟਾ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਮਾਪਦੰਡਾਂ ਅਤੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗੁਣਵੱਤਾ ਨੂੰ ਹੋਰ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ ਖੋਜ ਵਿੱਚ ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੀ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗ੍ਰੋਥ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦਾ ਵਿਕਾਸ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਫੋਕਸ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਅੱਗੇ ਵਧਦੀ ਹੈ, ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗ੍ਰੋਥ ਵਿਧੀਆਂ ਵਿਕਸਤ ਅਤੇ ਸੁਧਾਰਦੀਆਂ ਰਹਿਣਗੀਆਂ, ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ, ਉੱਚ-ਆਵਿਰਤੀ, ਅਤੇ ਉੱਚ-ਪਾਵਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਵਿੱਚ SiC ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ ਇੱਕ ਠੋਸ ਨੀਂਹ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ।