SiC کی ترقی میں غیر مرئی رکاوٹ: کیوں 7N بلک CVD SiC خام مال روایتی پاؤڈر کی جگہ لے رہا ہے

سیلیکون کاربائیڈ (SiC) سیمی کنڈکٹرز کی دنیا میں، زیادہ تر اسپاٹ لائٹ 8 انچ کے ایپیٹیکسیل ری ایکٹر یا ویفر پالش کی پیچیدگیوں پر چمکتی ہے۔ تاہم، اگر ہم سپلائی چین کو بالکل ابتداء تک تلاش کرتے ہیں — فزیکل ویپر ٹرانسپورٹ (PVT) فرنس کے اندر — ایک بنیادی "مادی انقلاب" خاموشی سے رونما ہو رہا ہے۔

برسوں سے، ترکیب شدہ SiC پاؤڈر انڈسٹری کا ورک ہارس رہا ہے۔ لیکن جیسے جیسے زیادہ پیداوار اور موٹے کرسٹل باؤلز کی مانگ تقریباً جنونی ہو جاتی ہے، روایتی پاؤڈر کی جسمانی حدود ایک اہم نقطہ پر پہنچ رہی ہیں۔ یہی وجہ ہے۔7N بلک CVD SiC خام مالدائرہ سے تکنیکی بات چیت کے مرکز میں چلا گیا ہے۔

ایک اضافی دو "نائنز" کا اصل مطلب کیا ہے؟
سیمی کنڈکٹر مواد میں، 5N (99.999%) سے 7N (99.99999%) تک کی چھلانگ ایک معمولی شماریاتی موافقت کی طرح نظر آتی ہے، لیکن جوہری سطح پر، یہ مکمل گیم چینجر ہے۔

روایتی پاؤڈر اکثر ترکیب کے دوران متعارف کرائی جانے والی دھاتی نجاست کے ساتھ جدوجہد کرتے ہیں۔ اس کے برعکس، کیمیکل ویپر ڈیپوزیشن (CVD) کے ذریعے تیار کیا جانے والا بلک مواد ناپاکی کے ارتکاز کو پارٹس فی بلین (ppb) کی سطح تک لے جا سکتا ہے۔ ہائی پیوریٹی سیمی انسولیٹنگ (HPSI) کرسٹل بڑھنے والوں کے لیے، پاکیزگی کی یہ سطح صرف وینٹی میٹرک نہیں ہے بلکہ یہ ایک ضرورت ہے۔ انتہائی کم نائٹروجن (N) مواد وہ بنیادی عنصر ہے جو یہ بتاتا ہے کہ آیا سبسٹریٹ RF ایپلی کیشنز کی مانگ کے لیے درکار اعلی مزاحمتی صلاحیت کو برقرار رکھ سکتا ہے۔

"کاربن ڈسٹ" آلودگی کو حل کرنا: کرسٹل نقائص کے لیے ایک جسمانی درستی۔

کوئی بھی جس نے کرسٹل گروتھ فرنس کے ارد گرد وقت گزارا ہے وہ جانتا ہے کہ "کاربن کی شمولیت" حتمی ڈراؤنا خواب ہے۔

ماخذ کے طور پر پاؤڈر کا استعمال کرتے وقت، 2000 ° C سے زیادہ درجہ حرارت اکثر باریک ذرات کو گرافٹائز کرنے یا گرنے کا سبب بنتا ہے۔ یہ چھوٹے، غیر منقولہ "کاربن ڈسٹ" کے ذرات گیس کے کرنٹ کے ذریعے لے جا سکتے ہیں اور براہ راست کرسٹل گروتھ انٹرفیس پر اترتے ہیں، جس سے انضمام یا شمولیت پیدا ہوتی ہے جو پورے ویفر کو مؤثر طریقے سے ختم کر دیتے ہیں۔

CVD-SiC بلک مواد مختلف طریقے سے کام کرتا ہے۔ اس کی کثافت تقریباً نظریاتی ہے، یعنی یہ ریت کے ڈھیر سے زیادہ پگھلنے والے برف کے ٹکڑے کی طرح برتاؤ کرتا ہے۔ یہ سطح سے یکساں طور پر چمکتا ہے، جسمانی طور پر دھول کے منبع کو کاٹتا ہے۔ یہ "صاف ترقی" ماحول بنیادی استحکام فراہم کرتا ہے جو بڑے قطر کے 8 انچ کرسٹل کی پیداوار کو آگے بڑھانے کے لیے درکار ہے۔

حرکیات: 0.8 ملی میٹر فی گھنٹہ رفتار کی حد کو توڑنا

شرح نمو طویل عرصے سے SiC کی پیداواری صلاحیت کی "Achilles' heel" رہی ہے۔ روایتی سیٹ اپ میں، شرحیں عام طور پر 0.3 - 0.8mm/h کے درمیان ہوتی ہیں، جس سے ترقی کے چکر ایک ہفتہ یا اس سے زیادہ چلتے ہیں۔

بلک میٹریل پر سوئچ کرنے سے ان شرحوں کو 1.46mm/h تک کیوں بڑھایا جا سکتا ہے؟ یہ تھرمل فیلڈ کے اندر بڑے پیمانے پر منتقلی کی کارکردگی پر آتا ہے:

1. آپٹمائزڈ پیکنگ کثافت:کروسیبل میں بلک مواد کی ساخت زیادہ مستحکم اور تیز درجہ حرارت کے میلان کو برقرار رکھنے میں مدد کرتی ہے۔ بنیادی تھرموڈینامکس ہمیں بتاتا ہے کہ ایک بڑا میلان گیس فیز ٹرانسپورٹ کے لیے ایک مضبوط ڈرائیونگ فورس فراہم کرتا ہے۔

2. Stoichiometric توازن:بلک مواد زیادہ پیش گوئی کے ساتھ سرفہرست ہے، جو ترقی کے آغاز میں "سی امیر" اور آخر میں "سی امیر" ہونے کے عام سر درد کو ہموار کرتا ہے۔

یہ موروثی استحکام ساختی معیار میں معمول کی تجارت کے بغیر کرسٹل کو گاڑھا اور تیزی سے بڑھنے دیتا ہے۔

نتیجہ: 8 انچ کے دور کے لیے ایک ناگزیریت

چونکہ صنعت 8 انچ کی پیداوار کی طرف مکمل طور پر محور ہے، غلطی کا مارجن ختم ہو گیا ہے۔ اعلیٰ پاکیزگی والے بلک مواد کی طرف منتقلی اب صرف ایک "تجرباتی اپ گریڈ" نہیں ہے - یہ اعلی پیداوار، اعلیٰ معیار کے نتائج حاصل کرنے والے مینوفیکچررز کے لیے منطقی ارتقاء ہے۔

پاؤڈر سے بلک میں منتقل ہونا صرف شکل میں تبدیلی سے زیادہ ہے۔ یہ نیچے سے اوپر تک PVT عمل کی بنیادی تعمیر نو ہے۔