ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯುವ ಮುಖ್ಯ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ ಭೌತಿಕ ಆವಿ ಸಾಗಣೆ (PVT), ಉನ್ನತ-ಬೀಜದ ದ್ರಾವಣ ಬೆಳವಣಿಗೆ (TSSG), ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (HT-CVD) ಸೇರಿವೆ.

ಇವುಗಳಲ್ಲಿ, ಪಿವಿಟಿ ವಿಧಾನವು ಅದರ ಸರಳವಾದ ಉಪಕರಣಗಳ ಸೆಟಪ್, ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣದ ಸುಲಭತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಉಪಕರಣಗಳು ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ವೆಚ್ಚಗಳಿಂದಾಗಿ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ತಂತ್ರವಾಗಿದೆ.

---

PVT ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು SiC ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಮುಖ ತಾಂತ್ರಿಕ ಅಂಶಗಳು

ಪಿವಿಟಿ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಹರಳುಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯಲು, ಹಲವಾರು ತಾಂತ್ರಿಕ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬೇಕು:

1. ಉಷ್ಣ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಸ್ತುಗಳ ಶುದ್ಧತೆ
   ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಉಷ್ಣ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಸ್ತುಗಳು ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾದ ಶುದ್ಧತೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಬೇಕು. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿನ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಅಂಶವು 5×10⁻⁶ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರಬೇಕು ಮತ್ತು 10×10⁻⁶ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುವ ನಿರೋಧನ ಫೆಲ್ಟ್‌ಗಳಿಗೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಬೋರಾನ್ (B) ಮತ್ತು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ (Al) ನ ಅಂಶಗಳು ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ 0.1×10⁻⁶ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರಬೇಕು.

2. ಬೀಜ ಹರಳಿನ ಸರಿಯಾದ ಧ್ರುವೀಯತೆ
   ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ದತ್ತಾಂಶವು C-ಫೇಸ್ (0001) 4H-SiC ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ Si-ಫೇಸ್ (0001) 6H-SiC ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.

3. ಆಫ್-ಆಕ್ಸಿಸ್ ಬೀಜ ಹರಳುಗಳ ಬಳಕೆ
   ಅಕ್ಷದಿಂದ ಹೊರಗಿರುವ ಬೀಜಗಳು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮ್ಮಿತಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು, ಸ್ಫಟಿಕ ದೋಷಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಸ್ಫಟಿಕದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಬಹುದು.

4. ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕ ಬಂಧ ತಂತ್ರ
   ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರತೆಗಾಗಿ ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕ ಮತ್ತು ಧಾರಕ ನಡುವೆ ಸರಿಯಾದ ಬಂಧವು ಅತ್ಯಗತ್ಯ.

5. ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು
   ಸಂಪೂರ್ಣ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ, ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಸ್ಫಟಿಕ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರಬೇಕು.

 

---

SiC ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು

1. SiC ಪೌಡರ್‌ಗಾಗಿ ಡೋಪಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ

ಸೀರಿಯಮ್ (Ce) ನೊಂದಿಗೆ SiC ಪುಡಿಯನ್ನು ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಾಡುವುದರಿಂದ 4H-SiC ನಂತಹ ಒಂದೇ ಪಾಲಿಟೈಪ್‌ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸಬಹುದು. Ce ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಾಡಬಹುದು ಎಂದು ಅಭ್ಯಾಸವು ತೋರಿಸಿದೆ:

• SiC ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿ;

• ಹೆಚ್ಚು ಏಕರೂಪದ ಮತ್ತು ದಿಕ್ಕಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಸ್ಫಟಿಕ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಿ;

• ಕಲ್ಮಶಗಳು ಮತ್ತು ದೋಷಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿ;

• ಸ್ಫಟಿಕದ ಹಿಂಭಾಗದ ಸವೆತವನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸಿ;

• ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕದ ಇಳುವರಿ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿ.

2. ಅಕ್ಷೀಯ ಮತ್ತು ರೇಡಿಯಲ್ ಉಷ್ಣ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್‌ಗಳ ನಿಯಂತ್ರಣ

ಅಕ್ಷೀಯ ತಾಪಮಾನದ ಇಳಿಜಾರುಗಳು ಸ್ಫಟಿಕ ಪಾಲಿಟೈಪ್ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ. ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾದ ಇಳಿಜಾರು ಪಾಲಿಟೈಪ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು ಮತ್ತು ಆವಿ ಹಂತದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಸಾಗಣೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಿರವಾದ ಗುಣಮಟ್ಟದೊಂದಿಗೆ ವೇಗವಾದ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾದ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಅಕ್ಷೀಯ ಮತ್ತು ರೇಡಿಯಲ್ ಇಳಿಜಾರುಗಳೆರಡನ್ನೂ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುವುದು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.

3. ಬೇಸಲ್ ಪ್ಲೇನ್ ಡಿಸ್ಲೊಕೇಶನ್ (ಬಿಪಿಡಿ) ನಿಯಂತ್ರಣ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ

SiC ಸ್ಫಟಿಕಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಮಿತಿಯನ್ನು ಮೀರಿದ ಶಿಯರ್ ಒತ್ತಡದಿಂದಾಗಿ BPDಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಇದು ಸ್ಲಿಪ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. BPDಗಳು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಲಂಬವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಅವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ತಂಪಾಗಿಸುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಆಂತರಿಕ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ BPD ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು.

4. ಆವಿ ಹಂತದ ಸಂಯೋಜನೆ ಅನುಪಾತ ನಿಯಂತ್ರಣ

ಆವಿ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲ-ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ಏಕ ಪಾಲಿಟೈಪ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಲು ಸಾಬೀತಾಗಿರುವ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ C/Si ಅನುಪಾತವು ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಟೆಪ್ ಬಂಚಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕದಿಂದ ಮೇಲ್ಮೈ ಆನುವಂಶಿಕತೆಯನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಅನಪೇಕ್ಷಿತ ಪಾಲಿಟೈಪ್‌ಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ.

5. ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ತಂತ್ರಗಳು

ಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಒತ್ತಡವು ವಕ್ರ ಜಾಲರಿ ಸಮತಲಗಳು, ಬಿರುಕುಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ BPD ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಈ ದೋಷಗಳು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರಗಳಿಗೆ ಹರಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಸಾಧನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ.

ಆಂತರಿಕ ಸ್ಫಟಿಕದ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಹಲವಾರು ತಂತ್ರಗಳು ಸೇರಿವೆ:

• ಸಮತೋಲನದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಲು ಉಷ್ಣ ಕ್ಷೇತ್ರ ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿಸುವುದು;

• ಯಾಂತ್ರಿಕ ನಿರ್ಬಂಧವಿಲ್ಲದೆ ಸ್ಫಟಿಕವು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಬೆಳೆಯಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡಲು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುವುದು;

• ಬೀಜ ಧಾರಕ ಸಂರಚನೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು, ಇದರಿಂದ ಬೀಜ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ನಡುವಿನ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣಾ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಆಗಾಗ್ಗೆ ಬೀಜ ಮತ್ತು ಧಾರಕದ ನಡುವೆ 2 ಮಿಮೀ ಅಂತರವನ್ನು ಬಿಡಬಹುದು;

• ಅನೀಲಿಂಗ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸುವುದು, ಕುಲುಮೆಯೊಂದಿಗೆ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ತಣ್ಣಗಾಗಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುವುದು ಮತ್ತು ಆಂತರಿಕ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನಿವಾರಿಸಲು ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಅವಧಿಯನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸುವುದು.

---

SiC ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಗ್ರೋತ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿನ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳು

1. ದೊಡ್ಡ ಸ್ಫಟಿಕ ಗಾತ್ರಗಳು
SiC ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ವ್ಯಾಸಗಳು ಕೆಲವೇ ಮಿಲಿಮೀಟರ್‌ಗಳಿಂದ 6-ಇಂಚಿನ, 8-ಇಂಚಿನ ಮತ್ತು 12-ಇಂಚಿನ ವೇಫರ್‌ಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿವೆ. ದೊಡ್ಡ ವೇಫರ್‌ಗಳು ಉತ್ಪಾದನಾ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಧನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳ ಬೇಡಿಕೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುತ್ತವೆ.

2. ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕ ಗುಣಮಟ್ಟ
ಉನ್ನತ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ SiC ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಅತ್ಯಗತ್ಯ. ಗಮನಾರ್ಹ ಸುಧಾರಣೆಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಪ್ರಸ್ತುತ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಇನ್ನೂ ಮೈಕ್ರೋಪೈಪ್‌ಗಳು, ಡಿಸ್ಲೊಕೇಶನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಕಲ್ಮಶಗಳಂತಹ ದೋಷಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, ಇವೆಲ್ಲವೂ ಸಾಧನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯನ್ನು ಕುಗ್ಗಿಸಬಹುದು.

3. ವೆಚ್ಚ ಕಡಿತ
SiC ಸ್ಫಟಿಕ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಇನ್ನೂ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದುಬಾರಿಯಾಗಿದ್ದು, ವ್ಯಾಪಕ ಅಳವಡಿಕೆಯನ್ನು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು, ಹೆಚ್ಚಿದ ಉತ್ಪಾದನಾ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವೆಚ್ಚಗಳ ಮೂಲಕ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು ಮಾರುಕಟ್ಟೆ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸಲು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.

4. ಬುದ್ಧಿವಂತ ಉತ್ಪಾದನೆ
ಕೃತಕ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ದತ್ತಾಂಶ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿನ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ, SiC ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಬುದ್ಧಿವಂತ, ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳತ್ತ ಸಾಗುತ್ತಿದೆ. ಸಂವೇದಕಗಳು ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಸರಿಹೊಂದಿಸಬಹುದು, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು. ಡೇಟಾ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಬಹುದು.

ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ SiC ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಪ್ರಮುಖ ಗಮನವಾಗಿದೆ. ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮುಂದುವರೆದಂತೆ, ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಿಧಾನಗಳು ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳುವುದನ್ನು ಮತ್ತು ಸುಧಾರಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತವೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ SiC ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಘನ ಅಡಿಪಾಯವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ.