8-అంగుళాల సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ టెక్నాలజీ ఆధారంగా

సిలికాన్ కార్బైడ్ అధిక-ఉష్ణోగ్రత, అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ, అధిక-శక్తి మరియు అధిక-వోల్టేజ్ పరికరాలను తయారు చేయడానికి అనువైన పదార్థాలలో ఒకటి. ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు ఖర్చులను తగ్గించడానికి, పెద్ద-పరిమాణ సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల తయారీ ఒక ముఖ్యమైన అభివృద్ధి దిశ. యొక్క ప్రక్రియ అవసరాలను లక్ష్యంగా చేసుకుంది8-అంగుళాల సిలికాన్ కార్బైడ్(SIC) సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్, సిలికాన్ కార్బైడ్ భౌతిక ఆవిరి రవాణా (PVT) పద్ధతి యొక్క వృద్ధి విధానం విశ్లేషించబడింది, తాపన వ్యవస్థ (TaC గైడ్ రింగ్, TaC కోటెడ్ క్రూసిబుల్,TaC కోటెడ్ రింగ్స్, TaC కోటెడ్ ప్లేట్, TaC కోటెడ్ త్రీ-పెటల్ రింగ్, TaC కోటెడ్ త్రీ-పెటల్ క్రూసిబుల్, TaC కోటెడ్ హోల్డర్, పోరస్ గ్రాఫైట్, సాఫ్ట్ ఫెల్ట్, రిజిడ్ ఫెల్ట్ SiC-కోటెడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ససెప్టర్ మరియు ఇతరSiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ప్రాసెస్ విడి భాగాలుVeTek సెమీకండక్టర్ ద్వారా అందించబడ్డాయి), సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ యొక్క క్రూసిబుల్ రొటేషన్ మరియు ప్రాసెస్ పారామీటర్ కంట్రోల్ టెక్నాలజీ అధ్యయనం చేయబడ్డాయి మరియు 8-అంగుళాల స్ఫటికాలను థర్మల్ ఫీల్డ్ సిమ్యులేషన్ విశ్లేషణ మరియు ప్రక్రియ ప్రయోగాల ద్వారా విజయవంతంగా తయారు చేసి పెంచారు.

0 పరిచయం

సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) అనేది మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ పదార్థాల యొక్క సాధారణ ప్రతినిధి. ఇది పెద్ద బ్యాండ్‌గ్యాప్ వెడల్పు, అధిక బ్రేక్‌డౌన్ ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ మరియు అధిక ఉష్ణ వాహకత వంటి పనితీరు ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రత, అధిక పీడనం మరియు అధిక పౌనఃపున్య క్షేత్రాలలో బాగా పని చేస్తుంది మరియు సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్ టెక్నాలజీ రంగంలో ప్రధాన అభివృద్ధి దిశలలో ఒకటిగా మారింది. కొత్త శక్తి వాహనాలు, ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి, రైలు రవాణా, స్మార్ట్ గ్రిడ్, 5G కమ్యూనికేషన్, ఉపగ్రహాలు, రాడార్లు మరియు ఇతర రంగాలలో ఇది విస్తృత శ్రేణి అప్లికేషన్ అవసరాలను కలిగి ఉంది. ప్రస్తుతం, సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాల యొక్క పారిశ్రామిక వృద్ధి ప్రధానంగా భౌతిక ఆవిరి రవాణా (PVT)ని ఉపయోగిస్తుంది, ఇందులో బహుళ-దశ, బహుళ-భాగాలు, బహుళ ఉష్ణ మరియు ద్రవ్యరాశి బదిలీ మరియు మాగ్నెటో-ఎలక్ట్రిక్ హీట్ ఫ్లో ఇంటరాక్షన్ యొక్క సంక్లిష్ట బహుళ-భౌతిక క్షేత్ర సంయోగ సమస్యలను కలిగి ఉంటుంది. అందువలన, PVT వృద్ధి వ్యవస్థ రూపకల్పన కష్టం, మరియు ప్రక్రియ పారామితి కొలత మరియు నియంత్రణ సమయంలోక్రిస్టల్ పెరుగుదల ప్రక్రియకష్టం, ఫలితంగా పెరిగిన సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాలు మరియు చిన్న స్ఫటిక పరిమాణం యొక్క నాణ్యతా లోపాలను నియంత్రించడంలో ఇబ్బంది ఏర్పడుతుంది, తద్వారా సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌గా ఉన్న పరికరాల ధర ఎక్కువగా ఉంటుంది.

సిలికాన్ కార్బైడ్ తయారీ పరికరాలు సిలికాన్ కార్బైడ్ సాంకేతికత మరియు పారిశ్రామిక అభివృద్ధికి పునాది. సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ యొక్క సాంకేతిక స్థాయి, ప్రక్రియ సామర్థ్యం మరియు స్వతంత్ర హామీ, పెద్ద పరిమాణం మరియు అధిక దిగుబడి దిశలో సిలికాన్ కార్బైడ్ పదార్థాల అభివృద్ధికి కీలకం మరియు మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమను నడిపించే ప్రధాన కారకాలు. తక్కువ ధర మరియు పెద్ద ఎత్తున దిశలో అభివృద్ధి. ప్రస్తుతం, అధిక-వోల్టేజ్, అధిక-శక్తి మరియు అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాల అభివృద్ధి గణనీయమైన పురోగతిని సాధించింది, అయితే పరికరాల ఉత్పత్తి సామర్థ్యం మరియు తయారీ వ్యయం వాటి అభివృద్ధిని పరిమితం చేసే ముఖ్యమైన అంశంగా మారతాయి. సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్‌ను సబ్‌స్ట్రేట్‌గా కలిగి ఉన్న సెమీకండక్టర్ పరికరాలలో, సబ్‌స్ట్రేట్ విలువ దాదాపు 50% అత్యధిక నిష్పత్తిలో ఉంటుంది. పెద్ద-పరిమాణ అధిక-నాణ్యత గల సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్ అభివృద్ధి, సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల దిగుబడి మరియు వృద్ధి రేటును మెరుగుపరచడం మరియు ఉత్పత్తి ఖర్చులను తగ్గించడం సంబంధిత పరికరాల అప్లికేషన్‌కు కీలకమైన ప్రాముఖ్యతను కలిగి ఉన్నాయి. ఉత్పత్తి సామర్థ్యం సరఫరాను పెంచడానికి మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాల సగటు ధరను మరింత తగ్గించడానికి, సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల పరిమాణాన్ని విస్తరించడం ముఖ్యమైన మార్గాలలో ఒకటి. ప్రస్తుతం, అంతర్జాతీయ ప్రధాన స్రవంతి సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్ పరిమాణం 6 అంగుళాలు, మరియు ఇది వేగంగా 8 అంగుళాలకు పురోగమిస్తోంది.

8-అంగుళాల సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్‌ల అభివృద్ధిలో పరిష్కరించాల్సిన ప్రధాన సాంకేతికతలు: 1) చిన్న రేడియల్ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత మరియు పెరుగుదలకు అనువైన పెద్ద రేఖాంశ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను పొందేందుకు పెద్ద-పరిమాణ థర్మల్ ఫీల్డ్ స్ట్రక్చర్ రూపకల్పన 8-అంగుళాల సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాలు. 2) పెద్ద-పరిమాణ క్రూసిబుల్ రొటేషన్ మరియు కాయిల్ లిఫ్టింగ్ మరియు తగ్గించే మోషన్ మెకానిజం, తద్వారా క్రూసిబుల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల ప్రక్రియలో తిరుగుతుంది మరియు 8-అంగుళాల క్రిస్టల్ యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి మరియు పెరుగుదల మరియు మందాన్ని సులభతరం చేయడానికి ప్రక్రియ అవసరాలకు అనుగుణంగా కాయిల్‌కు సంబంధించి కదులుతుంది. . 3) అధిక-నాణ్యత సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ప్రాసెస్ యొక్క అవసరాలను తీర్చగల డైనమిక్ పరిస్థితులలో ప్రక్రియ పారామితుల యొక్క స్వయంచాలక నియంత్రణ.

1 PVT క్రిస్టల్ గ్రోత్ మెకానిజం

స్థూపాకార దట్టమైన గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్ దిగువన SiC మూలాన్ని ఉంచడం ద్వారా సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్‌లను తయారు చేయడం PVT పద్ధతి, మరియు SiC సీడ్ క్రిస్టల్ క్రూసిబుల్ కవర్ దగ్గర ఉంచబడుతుంది. రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ ఇండక్షన్ లేదా రెసిస్టెన్స్ ద్వారా క్రూసిబుల్ 2 300~2 400 ℃ వరకు వేడి చేయబడుతుంది మరియు గ్రాఫైట్ ఫీల్ లేదాపోరస్ గ్రాఫైట్. SiC మూలం నుండి సీడ్ క్రిస్టల్‌కు రవాణా చేయబడిన ప్రధాన పదార్థాలు Si, Si2C అణువులు మరియు SiC2. విత్తన స్ఫటికం వద్ద ఉష్ణోగ్రత తక్కువ మైక్రో-పౌడర్ వద్ద కంటే కొంచెం తక్కువగా ఉండేలా నియంత్రించబడుతుంది మరియు క్రూసిబుల్‌లో అక్షసంబంధ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత ఏర్పడుతుంది. మూర్తి 1లో చూపినట్లుగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ మైక్రో-పౌడర్ అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉత్కంఠభరితంగా వివిధ గ్యాస్ ఫేజ్ భాగాల ప్రతిచర్య వాయువులను ఏర్పరుస్తుంది, ఇవి ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత యొక్క డ్రైవ్‌లో తక్కువ ఉష్ణోగ్రతతో విత్తన స్ఫటికానికి చేరుకుంటాయి మరియు దానిపై స్థూపాకారాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. సిలికాన్ కార్బైడ్ కడ్డీ.

PVT పెరుగుదల యొక్క ప్రధాన రసాయన ప్రతిచర్యలు:

SiC(లు)⇌Si(g)+C(లు) (1)

2SiC⇌Si2C(g)+C(లు) (2)

2SiC⇌SiC2(g)+Si(l,g) (3)

SiC(లు)⇌SiC(g) (4)

SiC సింగిల్ స్ఫటికాల PVT పెరుగుదల లక్షణాలు:

1) రెండు గ్యాస్-సాలిడ్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లు ఉన్నాయి: ఒకటి గ్యాస్-SiC పౌడర్ ఇంటర్‌ఫేస్, మరియు మరొకటి గ్యాస్-క్రిస్టల్ ఇంటర్‌ఫేస్.

2) గ్యాస్ దశ రెండు రకాల పదార్థాలతో కూడి ఉంటుంది: ఒకటి వ్యవస్థలోకి ప్రవేశపెట్టిన జడ అణువులు; మరొకటి కుళ్ళిపోవడం మరియు సబ్లిమేషన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన గ్యాస్ ఫేజ్ భాగం SimCnSiC పొడి. SimCn అనే గ్యాస్ ఫేజ్ భాగాలు ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు స్ఫటికీకరణ ప్రక్రియ యొక్క అవసరాలను తీర్చగల SimCn అని పిలవబడే స్ఫటికాకార వాయువు దశ భాగాలు SiC క్రిస్టల్‌గా పెరుగుతాయి.

3) ఘన సిలికాన్ కార్బైడ్ పౌడర్‌లో, ఉత్కృష్టంగా మారని కణాల మధ్య ఘన-దశ ప్రతిచర్యలు సంభవిస్తాయి, వీటిలో కొన్ని కణాలు సింటరింగ్ ద్వారా పోరస్ సిరామిక్ శరీరాలను ఏర్పరుస్తాయి, కొన్ని కణాలు నిర్దిష్ట కణ పరిమాణంతో ధాన్యాలను ఏర్పరుస్తాయి మరియు స్ఫటికీకరణ ప్రతిచర్యల ద్వారా స్ఫటికాకార పదనిర్మాణం మరియు కొన్ని స్టోయికియోమెట్రిక్ కాని కుళ్ళిపోవడం మరియు సబ్లిమేషన్ కారణంగా సిలికాన్ కార్బైడ్ కణాలు కార్బన్-రిచ్ పార్టికల్స్ లేదా కార్బన్ కణాలుగా రూపాంతరం చెందుతాయి.

4) స్ఫటిక పెరుగుదల ప్రక్రియలో, రెండు దశల మార్పులు సంభవిస్తాయి: ఒకటి ఘన సిలికాన్ కార్బైడ్ పౌడర్ రేణువులు నాన్-స్టోయికియోమెట్రిక్ డికంపోజిషన్ మరియు సబ్లిమేషన్ ద్వారా SimCn గ్యాస్ ఫేజ్ భాగాలుగా రూపాంతరం చెందుతాయి మరియు మరొకటి గ్యాస్ దశ భాగాలు SimCn రూపాంతరం చెందుతాయి. స్ఫటికీకరణ ద్వారా జాలక కణాలలోకి.

2 ఎక్విప్‌మెంట్ డిజైన్ ఫిగర్ 2లో చూపిన విధంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్‌లో ప్రధానంగా ఉంటాయి: ఎగువ కవర్ అసెంబ్లీ, ఛాంబర్ అసెంబ్లీ, హీటింగ్ సిస్టమ్, క్రూసిబుల్ రొటేషన్ మెకానిజం, లోయర్ కవర్ లిఫ్టింగ్ మెకానిజం మరియు ఎలక్ట్రికల్ కంట్రోల్ సిస్టమ్.

2.1 హీటింగ్ సిస్టమ్ ఫిగర్ 3లో చూపిన విధంగా, హీటింగ్ సిస్టమ్ ఇండక్షన్ హీటింగ్‌ని స్వీకరిస్తుంది మరియు ఇండక్షన్ కాయిల్‌తో కూడి ఉంటుంది, aగ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్, ఒక ఇన్సులేషన్ పొర (దృఢమైన భావించాడు, మృదువైన భావించాడు), మొదలైనవి. మీడియం ఫ్రీక్వెన్సీ ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్ వెలుపల ఉన్న మల్టీ-టర్న్ ఇండక్షన్ కాయిల్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు, గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్‌లో అదే పౌనఃపున్యం యొక్క ప్రేరేపిత అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది, ఇది ప్రేరేపిత ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అధిక-స్వచ్ఛత గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్ పదార్థం మంచి వాహకతను కలిగి ఉన్నందున, క్రూసిబుల్ గోడపై ప్రేరేపిత కరెంట్ ఉత్పత్తి అవుతుంది, ఇది ఎడ్డీ కరెంట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. లోరెంజ్ శక్తి యొక్క చర్యలో, ప్రేరేపిత కరెంట్ చివరికి క్రూసిబుల్ యొక్క బయటి గోడపై కలుస్తుంది (అనగా, చర్మ ప్రభావం) మరియు క్రమంగా రేడియల్ దిశలో బలహీనపడుతుంది. ఎడ్డీ ప్రవాహాల ఉనికి కారణంగా, క్రూసిబుల్ యొక్క బయటి గోడపై జూల్ వేడి ఉత్పత్తి అవుతుంది, ఇది వృద్ధి వ్యవస్థ యొక్క తాపన మూలంగా మారుతుంది. జూల్ వేడి యొక్క పరిమాణం మరియు పంపిణీ నేరుగా క్రూసిబుల్‌లోని ఉష్ణోగ్రత క్షేత్రాన్ని నిర్ణయిస్తుంది, ఇది క్రిస్టల్ పెరుగుదలను ప్రభావితం చేస్తుంది.

మూర్తి 4 లో చూపినట్లుగా, ఇండక్షన్ కాయిల్ అనేది తాపన వ్యవస్థలో కీలకమైన భాగం. ఇది రెండు సెట్ల స్వతంత్ర కాయిల్ నిర్మాణాలను అవలంబిస్తుంది మరియు వరుసగా ఎగువ మరియు దిగువ ఖచ్చితమైన చలన యంత్రాంగాలను కలిగి ఉంటుంది. మొత్తం తాపన వ్యవస్థ యొక్క విద్యుత్ ఉష్ణ నష్టం చాలావరకు కాయిల్ ద్వారా భరించబడుతుంది మరియు బలవంతంగా శీతలీకరణను నిర్వహించాలి. కాయిల్ ఒక రాగి గొట్టంతో గాయమైంది మరియు లోపల నీటితో చల్లబడుతుంది. ప్రేరేపిత కరెంట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధి 8~12 kHz. ఇండక్షన్ హీటింగ్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్‌లోని విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క చొచ్చుకుపోయే లోతును నిర్ణయిస్తుంది. కాయిల్ మోషన్ మెకానిజం మోటారుతో నడిచే స్క్రూ పెయిర్ మెకానిజంను ఉపయోగిస్తుంది. పౌడర్ యొక్క సబ్లిమేషన్ సాధించడానికి అంతర్గత గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్‌ను వేడి చేయడానికి ఇండక్షన్ కాయిల్ ఇండక్షన్ పవర్ సప్లైతో సహకరిస్తుంది. అదే సమయంలో, రెండు సెట్ల కాయిల్స్ యొక్క శక్తి మరియు సాపేక్ష స్థానం సీడ్ క్రిస్టల్ వద్ద ఉష్ణోగ్రత తక్కువ మైక్రో-పౌడర్ వద్ద కంటే తక్కువగా ఉండేలా నియంత్రించబడుతుంది, ఇది సీడ్ క్రిస్టల్ మరియు పౌడర్ మధ్య అక్షసంబంధ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను ఏర్పరుస్తుంది. క్రూసిబుల్, మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ వద్ద సహేతుకమైన రేడియల్ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను ఏర్పరుస్తుంది.

2.2 క్రూసిబుల్ రొటేషన్ మెకానిజం పెద్ద పరిమాణంలో పెరుగుదల సమయంలోసిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్స్, కుహరం యొక్క వాక్యూమ్ వాతావరణంలో క్రూసిబుల్ ప్రక్రియ అవసరాలకు అనుగుణంగా తిరుగుతూ ఉంచబడుతుంది మరియు గ్రేడియంట్ థర్మల్ ఫీల్డ్ మరియు కుహరంలో అల్ప పీడన స్థితిని స్థిరంగా ఉంచడం అవసరం. మూర్తి 5లో చూపినట్లుగా, క్రూసిబుల్ యొక్క స్థిరమైన భ్రమణాన్ని సాధించడానికి మోటార్ నడిచే గేర్ జత ఉపయోగించబడుతుంది. తిరిగే షాఫ్ట్ యొక్క డైనమిక్ సీలింగ్ సాధించడానికి అయస్కాంత ద్రవం సీలింగ్ నిర్మాణం ఉపయోగించబడుతుంది. మాగ్నెటిక్ ఫ్లూయిడ్ సీల్ అయస్కాంతం, మాగ్నెటిక్ పోల్ షూ మరియు మాగ్నెటిక్ స్లీవ్ మధ్య ఏర్పడిన భ్రమణ మాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, పోల్ షూ టిప్ మరియు స్లీవ్ మధ్య ఉన్న అయస్కాంత ద్రవాన్ని గట్టిగా శోషించి, ఓ-రింగ్ లాంటి ద్రవం రింగ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. సీలింగ్ ప్రయోజనం సాధించడానికి ఖాళీ. భ్రమణ చలనం వాతావరణం నుండి వాక్యూమ్ చాంబర్‌కు ప్రసారం చేయబడినప్పుడు, ద్రవ O-రింగ్ డైనమిక్ సీలింగ్ పరికరం సాలిడ్ సీలింగ్‌లో తేలికైన దుస్తులు మరియు తక్కువ జీవితం యొక్క ప్రతికూలతలను అధిగమించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ద్రవ అయస్కాంత ద్రవం మొత్తం మూసివేసిన స్థలాన్ని పూరించగలదు, తద్వారా గాలిని లీక్ చేయగల అన్ని ఛానెల్‌లను నిరోధించడం మరియు క్రూసిబుల్ కదలిక మరియు ఆపడం అనే రెండు ప్రక్రియలలో సున్నా లీకేజీని సాధించడం. అయస్కాంత ద్రవం మరియు క్రూసిబుల్ మద్దతు అయస్కాంత ద్రవం మరియు క్రూసిబుల్ మద్దతు యొక్క అధిక-ఉష్ణోగ్రత అనువర్తనాన్ని నిర్ధారించడానికి మరియు ఉష్ణ క్షేత్ర స్థితి యొక్క స్థిరత్వాన్ని సాధించడానికి నీటి-శీతలీకరణ నిర్మాణాన్ని అవలంబిస్తాయి.

2.3 దిగువ కవర్ ట్రైనింగ్ మెకానిజం

దిగువ కవర్ ట్రైనింగ్ మెకానిజంలో డ్రైవ్ మోటార్, బాల్ స్క్రూ, లీనియర్ గైడ్, లిఫ్టింగ్ బ్రాకెట్, ఫర్నేస్ కవర్ మరియు ఫర్నేస్ కవర్ బ్రాకెట్ ఉంటాయి. మోటారు స్క్రూ గైడ్ జతకు కనెక్ట్ చేయబడిన ఫర్నేస్ కవర్ బ్రాకెట్‌ను తగ్గించే పరికరం ద్వారా దిగువ కవర్ యొక్క పైకి మరియు క్రిందికి కదలికను గ్రహించడానికి డ్రైవ్ చేస్తుంది.

తక్కువ కవర్ ట్రైనింగ్ మెకానిజం పెద్ద-పరిమాణ క్రూసిబుల్స్ యొక్క ప్లేస్‌మెంట్ మరియు తొలగింపును సులభతరం చేస్తుంది మరియు మరింత ముఖ్యంగా, తక్కువ ఫర్నేస్ కవర్ యొక్క సీలింగ్ విశ్వసనీయతను నిర్ధారిస్తుంది. మొత్తం ప్రక్రియలో, గది వాక్యూమ్, అధిక పీడనం మరియు అల్ప పీడనం వంటి పీడన మార్పు దశలను కలిగి ఉంటుంది. దిగువ కవర్ యొక్క కుదింపు మరియు సీలింగ్ స్థితి నేరుగా ప్రక్రియ విశ్వసనీయతను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఒకసారి అధిక ఉష్ణోగ్రత కింద సీల్ విఫలమైతే, మొత్తం ప్రక్రియ స్క్రాప్ చేయబడుతుంది. మోటారు సర్వో నియంత్రణ మరియు పరిమితి పరికరం ద్వారా, మూర్తి 6లో చూపిన విధంగా, ప్రక్రియ పీడనం యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి ఫర్నేస్ చాంబర్ సీలింగ్ రింగ్ యొక్క కుదింపు మరియు సీలింగ్ యొక్క ఉత్తమ స్థితిని సాధించడానికి దిగువ కవర్ అసెంబ్లీ మరియు చాంబర్ యొక్క బిగుతు నియంత్రించబడుతుంది. .

2.4 ఎలక్ట్రికల్ కంట్రోల్ సిస్టమ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాల పెరుగుదల సమయంలో, విద్యుత్ నియంత్రణ వ్యవస్థ ముఖ్యంగా కాయిల్ పొజిషన్ ఎత్తు, క్రూసిబుల్ రొటేషన్ రేట్, హీటింగ్ పవర్ మరియు టెంపరేచర్, వివిధ ప్రత్యేక గ్యాస్ ఇన్టేక్ ఫ్లో, మరియు ఓపెనింగ్ వంటి వివిధ ప్రాసెస్ పారామితులను ఖచ్చితంగా నియంత్రించాలి. అనుపాత వాల్వ్.

మూర్తి 7లో చూపినట్లుగా, కంట్రోల్ సిస్టమ్ ప్రోగ్రామబుల్ కంట్రోలర్‌ను సర్వర్‌గా ఉపయోగిస్తుంది, ఇది కాయిల్ మరియు క్రూసిబుల్ యొక్క చలన నియంత్రణను గ్రహించడానికి బస్సు ద్వారా సర్వో డ్రైవర్‌కు కనెక్ట్ చేయబడింది; ఇది ఉష్ణోగ్రత, పీడనం మరియు ప్రత్యేక ప్రక్రియ గ్యాస్ ప్రవాహం యొక్క నిజ-సమయ నియంత్రణను గ్రహించడానికి ప్రామాణిక MobusRTU ద్వారా ఉష్ణోగ్రత నియంత్రకం మరియు ప్రవాహ నియంత్రికకు అనుసంధానించబడి ఉంది. ఇది ఈథర్నెట్ ద్వారా కాన్ఫిగరేషన్ సాఫ్ట్‌వేర్‌తో కమ్యూనికేషన్‌ను ఏర్పాటు చేస్తుంది, సిస్టమ్ సమాచారాన్ని నిజ సమయంలో మార్పిడి చేస్తుంది మరియు హోస్ట్ కంప్యూటర్‌లో వివిధ ప్రాసెస్ పారామీటర్ సమాచారాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. ఆపరేటర్లు, ప్రాసెస్ సిబ్బంది మరియు నిర్వాహకులు మానవ-యంత్ర ఇంటర్‌ఫేస్ ద్వారా నియంత్రణ వ్యవస్థతో సమాచారాన్ని మార్పిడి చేసుకుంటారు.

నియంత్రణ వ్యవస్థ అన్ని ఫీల్డ్ డేటా సేకరణను నిర్వహిస్తుంది, అన్ని యాక్యుయేటర్ల యొక్క ఆపరేటింగ్ స్థితిని మరియు యంత్రాంగాల మధ్య తార్కిక సంబంధాన్ని విశ్లేషిస్తుంది. ప్రోగ్రామబుల్ కంట్రోలర్ హోస్ట్ కంప్యూటర్ యొక్క సూచనలను అందుకుంటుంది మరియు సిస్టమ్ యొక్క ప్రతి యాక్యుయేటర్ యొక్క నియంత్రణను పూర్తి చేస్తుంది. ఆటోమేటిక్ ప్రాసెస్ మెను యొక్క అమలు మరియు భద్రతా వ్యూహం అన్నీ ప్రోగ్రామబుల్ కంట్రోలర్ ద్వారా అమలు చేయబడతాయి. ప్రోగ్రామబుల్ కంట్రోలర్ యొక్క స్థిరత్వం ప్రక్రియ మెను ఆపరేషన్ యొక్క స్థిరత్వం మరియు భద్రత విశ్వసనీయతను నిర్ధారిస్తుంది.

ఎగువ కాన్ఫిగరేషన్ నిజ సమయంలో ప్రోగ్రామబుల్ కంట్రోలర్‌తో డేటా మార్పిడిని నిర్వహిస్తుంది మరియు ఫీల్డ్ డేటాను ప్రదర్శిస్తుంది. ఇది తాపన నియంత్రణ, పీడన నియంత్రణ, గ్యాస్ సర్క్యూట్ నియంత్రణ మరియు మోటార్ నియంత్రణ వంటి ఆపరేషన్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లతో అమర్చబడి ఉంటుంది మరియు ఇంటర్‌ఫేస్‌లో వివిధ పారామితుల సెట్టింగ్ విలువలను సవరించవచ్చు. అలారం పారామితుల యొక్క నిజ-సమయ పర్యవేక్షణ, స్క్రీన్ అలారం ప్రదర్శనను అందించడం, అలారం సంభవించిన మరియు పునరుద్ధరణకు సంబంధించిన సమయం మరియు వివరణాత్మక డేటాను రికార్డ్ చేయడం. మొత్తం ప్రక్రియ డేటా, స్క్రీన్ ఆపరేషన్ కంటెంట్ మరియు ఆపరేషన్ సమయం యొక్క నిజ-సమయ రికార్డింగ్. ప్రోగ్రామబుల్ కంట్రోలర్‌లోని అంతర్లీన కోడ్ ద్వారా వివిధ ప్రాసెస్ పారామితుల కలయిక నియంత్రణ గ్రహించబడుతుంది మరియు గరిష్టంగా 100 దశల ప్రక్రియను గ్రహించవచ్చు. ప్రతి దశ ప్రక్రియ ఆపరేషన్ సమయం, లక్ష్య శక్తి, లక్ష్య పీడనం, ఆర్గాన్ ప్రవాహం, నైట్రోజన్ ప్రవాహం, హైడ్రోజన్ ప్రవాహం, క్రూసిబుల్ స్థానం మరియు క్రూసిబుల్ రేటు వంటి డజనుకు పైగా ప్రక్రియ పారామితులను కలిగి ఉంటుంది.

3 థర్మల్ ఫీల్డ్ సిమ్యులేషన్ విశ్లేషణ

థర్మల్ ఫీల్డ్ సిమ్యులేషన్ అనాలిసిస్ మోడల్ స్థాపించబడింది. మూర్తి 8 అనేది క్రూసిబుల్ గ్రోత్ చాంబర్‌లోని ఉష్ణోగ్రత క్లౌడ్ మ్యాప్. 4H-SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల ఉష్ణోగ్రత పరిధిని నిర్ధారించడానికి, సీడ్ క్రిస్టల్ మధ్య ఉష్ణోగ్రత 2200℃ మరియు అంచు ఉష్ణోగ్రత 2205.4℃గా లెక్కించబడుతుంది. ఈ సమయంలో, క్రూసిబుల్ టాప్ మధ్య ఉష్ణోగ్రత 2167.5℃, మరియు పొడి ప్రాంతం (సైడ్ డౌన్) యొక్క అత్యధిక ఉష్ణోగ్రత 2274.4℃, ఇది అక్షసంబంధ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను ఏర్పరుస్తుంది.

క్రిస్టల్ యొక్క రేడియల్ గ్రేడియంట్ పంపిణీ మూర్తి 9లో చూపబడింది. సీడ్ క్రిస్టల్ ఉపరితలం యొక్క దిగువ పార్శ్వ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత స్ఫటిక పెరుగుదల ఆకృతిని సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తుంది. ప్రస్తుత గణన ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం 5.4℃, మరియు మొత్తం ఆకారం దాదాపు ఫ్లాట్ మరియు కొద్దిగా కుంభాకారంగా ఉంటుంది, ఇది రేడియల్ ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ ఖచ్చితత్వం మరియు సీడ్ క్రిస్టల్ ఉపరితలం యొక్క ఏకరూపత అవసరాలను తీర్చగలదు.

ముడి పదార్థం ఉపరితలం మరియు విత్తన స్ఫటిక ఉపరితలం మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాస వక్రరేఖ మూర్తి 10లో చూపబడింది. పదార్థ ఉపరితలం యొక్క మధ్య ఉష్ణోగ్రత 2210℃, మరియు పదార్థ ఉపరితలం మరియు విత్తనం మధ్య రేఖాంశ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత 1℃/సెం.మీ ఏర్పడుతుంది. క్రిస్టల్ ఉపరితలం, ఇది సహేతుకమైన పరిధిలో ఉంటుంది.

అంచనా వేసిన వృద్ధి రేటు మూర్తి 11లో చూపబడింది. చాలా వేగవంతమైన వృద్ధి రేటు పాలీమార్ఫిజం మరియు డిస్‌లోకేషన్ వంటి లోపాల సంభావ్యతను పెంచుతుంది. ప్రస్తుత అంచనా వృద్ధి రేటు 0.1 mm/hకి దగ్గరగా ఉంది, ఇది సహేతుకమైన పరిధిలో ఉంది.

థర్మల్ ఫీల్డ్ సిమ్యులేషన్ విశ్లేషణ మరియు గణన ద్వారా, విత్తన స్ఫటికం యొక్క మధ్య ఉష్ణోగ్రత మరియు అంచు ఉష్ణోగ్రత 8 అంగుళాల స్ఫటికం యొక్క రేడియల్ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను కలుస్తాయని కనుగొనబడింది. అదే సమయంలో, క్రూసిబుల్ యొక్క ఎగువ మరియు దిగువ స్ఫటికం యొక్క పొడవు మరియు మందానికి అనువైన అక్షసంబంధ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను ఏర్పరుస్తుంది. గ్రోత్ సిస్టమ్ యొక్క ప్రస్తుత తాపన పద్ధతి 8-అంగుళాల సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.

4 ప్రయోగాత్మక పరీక్ష

దీన్ని ఉపయోగించడంసిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్, థర్మల్ ఫీల్డ్ సిమ్యులేషన్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత ఆధారంగా, క్రూసిబుల్ టాప్ టెంపరేచర్, కేవిటీ ప్రెజర్, క్రూసిబుల్ రొటేషన్ స్పీడ్ మరియు ఎగువ మరియు దిగువ కాయిల్స్ యొక్క సాపేక్ష స్థానం వంటి పారామితులను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ టెస్ట్ నిర్వహించబడింది. , మరియు 8-అంగుళాల సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ పొందబడింది (మూర్తి 12లో చూపిన విధంగా).

5. ముగింపు

గ్రేడియంట్ థర్మల్ ఫీల్డ్, క్రూసిబుల్ మోషన్ మెకానిజం మరియు ప్రాసెస్ పారామితుల స్వయంచాలక నియంత్రణ వంటి 8-అంగుళాల సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదలకు సంబంధించిన కీలక సాంకేతికతలు అధ్యయనం చేయబడ్డాయి. క్రూసిబుల్ గ్రోత్ చాంబర్‌లోని థర్మల్ ఫీల్డ్ ఆదర్శ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను పొందేందుకు అనుకరించబడింది మరియు విశ్లేషించబడింది. పరీక్ష తర్వాత, డబుల్-కాయిల్ ఇండక్షన్ హీటింగ్ పద్ధతి పెద్ద-పరిమాణ వృద్ధిని తీర్చగలదుసిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాలు. ఈ సాంకేతికత యొక్క పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి 8-అంగుళాల కార్బైడ్ స్ఫటికాలను పొందేందుకు పరికర సాంకేతికతను అందిస్తుంది మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ పారిశ్రామికీకరణను 6 అంగుళాల నుండి 8 అంగుళాలకు మార్చడానికి పరికరాల పునాదిని అందిస్తుంది, సిలికాన్ కార్బైడ్ పదార్థాల వృద్ధి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది.