سلیکن کاربائڈ کرسٹل نمو کیا ہے؟

ایس آئی سی کے قریب پہنچ رہا ہے سلیکن کاربائڈ کرسٹل نمو کا اصول

فطرت میں ، کرسٹل ہر جگہ موجود ہیں ، اور ان کی تقسیم اور اطلاق بہت وسیع ہے۔ اور مختلف کرسٹل میں مختلف ڈھانچے ، خصوصیات اور تیاری کے طریقے ہیں۔ لیکن ان کی مشترکہ خصوصیت یہ ہے کہ کرسٹل میں جوہری باقاعدگی سے ترتیب دیئے جاتے ہیں ، اور اس کے بعد ایک مخصوص ڈھانچے کے ساتھ جالی کو تین جہتی جگہ میں وقتا فوقتا اسٹیکنگ کے ذریعے تشکیل دیا جاتا ہے۔ لہذا ، کرسٹل مواد کی ظاہری شکل عام طور پر ایک باقاعدہ ہندسی شکل پیش کرتی ہے۔

سلیکن کاربائڈ سنگل کرسٹل سبسٹریٹ میٹریل (اس کے بعد ایس آئی سی سبسٹریٹ کہا جاتا ہے) بھی ایک قسم کا کرسٹل لائن مواد ہے۔ اس کا تعلق وسیع بینڈ گیپ سیمیکمڈکٹر مادے سے ہے ، اور اس میں اعلی وولٹیج مزاحمت ، اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت ، اعلی تعدد ، کم نقصان ، وغیرہ کے فوائد ہیں۔ یہ اعلی طاقت والے الیکٹرانک آلات اور مائکروویو آر ایف ڈیوائسز کی تیاری کے لئے ایک بنیادی مواد ہے۔

sic کی کرسٹل ڈھانچہ

ایس آئی سی ایک IV-IV کمپاؤنڈ سیمیکمڈکٹر مواد ہے جو 1: 1 کے اسٹوچومیومیٹرک تناسب میں کاربن اور سلیکن پر مشتمل ہے ، اور اس کی سختی ہیرے کے بعد دوسرے نمبر پر ہے۔

کاربن اور سلیکن دونوں ایٹموں میں 4 والینس الیکٹران ہیں ، جو 4 کوولینٹ بانڈ تشکیل دے سکتے ہیں۔ ایس آئی سی کرسٹل ، ایس آئی سی ٹیٹراہیڈرن کی بنیادی ساختی یونٹ سلیکن اور کاربن ایٹموں کے مابین ٹیٹراہیڈرل بانڈنگ سے نکلتی ہے۔ سلیکن اور کاربن دونوں ایٹموں کی کوآرڈینیشن نمبر 4 ہے ، یعنی ہر کاربن ایٹم میں اس کے ارد گرد 4 سلیکن ایٹم ہوتے ہیں اور ہر سلیکن ایٹم میں اس کے ارد گرد 4 کاربن ایٹم ہوتے ہیں۔

ایک کرسٹل مواد کے طور پر ، ایس آئی سی سبسٹریٹ میں جوہری پرتوں کی وقتا فوقتا اسٹیکنگ کی خصوصیت بھی ہوتی ہے۔ ایس آئی سی ڈائیٹومک پرتوں کو [0001] سمت کے ساتھ سجا دیا گیا ہے۔ پرتوں کے مابین بانڈ توانائی میں چھوٹے فرق کی وجہ سے ، ایٹم پرتوں کے مابین مختلف رابطے کے طریقوں کو آسانی سے پیدا کیا جاتا ہے ، جس کی وجہ سے 200 سے زیادہ پولی ٹائپ ہوتی ہے۔ عام پولیٹائپس میں 2H-SIC ، 3C-SIC ، 4H-SIC ، 6H-SIC ، 15R-SIC ، وغیرہ شامل ہیں۔ ان میں ، "ABCB" کے حکم میں اسٹیکنگ تسلسل کو 4H پولیٹائپ کہا جاتا ہے۔ اگرچہ ایس آئی سی کے مختلف پولیٹائپس میں ایک ہی کیمیائی ساخت ہے ، لیکن ان کی جسمانی خصوصیات ، خاص طور پر بینڈ گیپ کی چوڑائی ، کیریئر کی نقل و حرکت اور دیگر خصوصیات بالکل مختلف ہیں۔ اور 4H پولی ٹائپ کی خصوصیات سیمیکمڈکٹر ایپلی کیشنز کے لئے زیادہ موزوں ہیں۔

2h-sic

4h-sic

6h-sic

درجہ حرارت اور دباؤ جیسے نمو کے پیرامیٹرز نمو کے عمل کے دوران 4H-sic کے استحکام کو نمایاں طور پر متاثر کرتے ہیں۔ لہذا ، اعلی معیار اور یکسانیت کے ساتھ سنگل کرسٹل مواد کو حاصل کرنے کے ل the ، پیرامیٹرز جیسے نمو کا درجہ حرارت ، نمو کے دباؤ اور نمو کی شرح کو تیاری کے دوران عین مطابق کنٹرول کیا جانا چاہئے۔

ایس آئی سی کی تیاری کا طریقہ: جسمانی بخارات کی نقل و حمل کا طریقہ (پرائیوٹ)

فی الحال ، سلیکن کاربائڈ کی تیاری کے طریقے جسمانی بخارات کی نقل و حمل کا طریقہ (پرائیوٹ) ہیں ， اعلی درجہ حرارت کیمیائی بخارات جمع کرنے کا طریقہ (ایچ ٹی سی وی ڈی) ، اور مائع مرحلے کا طریقہ (ایل پی ای)۔ اور پرائیوٹ ایک مرکزی دھارے کا طریقہ ہے جو صنعتی بڑے پیمانے پر پیداوار کے لئے موزوں ہے۔

(a) ایس آئی سی بولز اور کے لئے پرائیوٹ نمو کے طریقہ کار کا خاکہ اور 

(b) مورفولوجی اور کرسٹل گروتھ انٹرفیس اور حالات کے بارے میں بڑی تفصیلات کی تصویر بنانے کے لئے پرائیوٹ کی نمو کا 2D تصور

پرائیوٹ کی نمو کے دوران ، ایس آئی سی سیڈ کرسٹل کو صلیب کے اوپری حصے پر رکھا جاتا ہے جبکہ سورس میٹریل (ایس آئی سی پاؤڈر) نیچے میں رکھا جاتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت اور کم دباؤ والے ایک منسلک ماحول میں ، ایس آئی سی پاؤڈر سب بلیمیٹ کرتا ہے ، اور پھر درجہ حرارت کے تدریجی اور حراستی کے فرق کے اثر میں بیج کے قریب جگہ پر اوپر کی طرف جاتا ہے۔ اور یہ سپر سٹریٹڈ ریاست تک پہنچنے کے بعد دوبارہ انسٹال ہوجائے گا۔ اس طریقہ کار کے ذریعے ، ایس آئی سی کرسٹل کے سائز اور پالشائپ کو کنٹرول کیا جاسکتا ہے۔

تاہم ، پی وی ٹی کے طریقہ کار کے لئے پوری ترقی کے عمل میں مناسب نمو کے حالات کو برقرار رکھنے کی ضرورت ہے ، بصورت دیگر اس سے جعلی عارضے کا باعث بنے گا اور ناپسندیدہ نقائص تشکیل پائیں گے۔ اس کے علاوہ ، ایس آئی سی کرسٹل نمو محدود جگہ میں مکمل کی جاتی ہے جس میں نگرانی کے محدود طریقوں اور بہت سے متغیرات ہوتے ہیں ، اس طرح اس عمل کا کنٹرول مشکل ہے۔

سنگل کرسٹل بڑھنے کا بنیادی طریقہ کار: قدم بہاؤ کی نمو

پرائیوٹ کے طریقہ کار کے ذریعہ بڑھتی ہوئی ایس آئی سی کرسٹل کے عمل میں ، قدم بہاؤ کی نمو کو سنگل کرسٹل بنانے کا بنیادی طریقہ کار سمجھا جاتا ہے۔ بخارات والے ایس آئی اور سی ایٹم ترجیحی طور پر کرسٹل سطح پر ایٹموں کے ساتھ قدموں اور کنکس کے ساتھ بانڈ کریں گے ، جہاں وہ نیوکلیٹ اور بڑھتے ہیں ، تاکہ ہر قدم متوازی طور پر آگے بڑھ جائے۔ جب نمو کی سطح پر ہر قدم کے درمیان چوڑائی اشتہار والے جوہری کے بازی سے پاک راستے سے کہیں زیادہ ہوتی ہے تو ، ایک بڑی تعداد میں اشتہار والے جوہری اکٹھا ہوسکتے ہیں ، اور دو جہتی جزیرے کی تشکیل کرسکتے ہیں ، جو مرحلے کے بہاؤ کی نشوونما کے موڈ کو ختم کردے گا ، جس کے نتیجے میں 4H کے بجائے دیگر پولیٹائپس کی تشکیل ہوگی۔ لہذا ، عمل کے پیرامیٹرز کی ایڈجسٹمنٹ کا مقصد نمو کی سطح پر قدم کے ڈھانچے کو کنٹرول کرنا ہے ، تاکہ ناپسندیدہ پولیٹائپس کی تشکیل کو روکا جاسکے ، اور 4H سنگل کرسٹل ڈھانچے کو حاصل کرنے کا مقصد حاصل کیا جاسکے ، اور آخر کار اعلی معیار کے کرسٹل تیار کریں۔

ایس آئی سی سنگل کرسٹل کے لئے قدم بہاؤ کی نمو

کرسٹل کی نشوونما اعلی معیار کے ایس آئی سی سبسٹریٹ کو تیار کرنے کے لئے صرف پہلا قدم ہے۔ استعمال ہونے سے پہلے ، 4H-SIC انگوٹ کو سلسلہ بندی ، لیپنگ ، بیولنگ ، پالش ، صفائی ستھرائی اور معائنہ جیسے عملوں کی ایک سیریز سے گزرنے کی ضرورت ہے۔ ایک سخت لیکن آسانی سے ٹوٹنے والے مادے کے طور پر ، ایس آئی سی سنگل کرسٹل میں بھی وافرنگ مراحل کے ل high اعلی تکنیکی ضروریات ہیں۔ ہر عمل میں پیدا ہونے والے کسی بھی نقصان میں کچھ وراثت ہوسکتی ہے ، اگلے عمل میں منتقل ہوجاتی ہے اور آخر کار مصنوعات کے معیار کو متاثر کیا جاسکتا ہے۔ لہذا ، ایس آئی سی سبسٹریٹ کے لئے موثر ویفرنگ ٹکنالوجی بھی صنعت کی توجہ اپنی طرف راغب کرتی ہے۔