Με βάση την τεχνολογία Furnace Furnace Silicon 8 ιντσών

       Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα από τα ιδανικά υλικά για την κατασκευή συσκευών υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής συχνότητας, υψηλής ισχύος και υψηλής τάσης. Προκειμένου να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της παραγωγής και να μειωθεί το κόστος, η προετοιμασία υποστρωμάτων καρβιδίου μεγάλου μεγέθους είναι μια σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης. Στοχεύοντας στις απαιτήσεις της διαδικασίας τουΚαρβίδιο πυριτίου 8 ιντσών (SIC) Ενιαία ανάπτυξη κρυστάλλων, αναλύθηκε ο μηχανισμός ανάπτυξης της μεθόδου φυσικής μεταφοράς ατμών (PVT) του πυριτίου, το σύστημα θέρμανσης (δακτύλιος οδηγού TAC, TAC επικαλυμμένο με Crucible,Δακτύλιοι επικαλυμμένων με TAC, TAC επικαλυμμένη με TAC, TAC επικαλυμμένο με δακτύλιο τριών πυθάδων, TAC επικαλυμμένο με τριπλάσιο χωνευτήριο, Holder με επικάλυψη TAC, πορώδες γραφίτη, μαλακό αισθητήρα, άκαμπτο αισθητήρα επικαλυμμένο με επικαλυμμένο SIC Crystal Growth Sensceptor και άλλαSIC ενιαίο κρυστάλλιο αναπτυσσόμενο ανταλλακτικάπαρέχονται από τον ημιαγωγό Vetek), μελετήθηκαν η τεχνολογία ελέγχου των παραμέτρων του Crucible and Process Parameter του κλιβάνου μονής κρυστάλλου πυριτίου και οι κρυστάλλοι 8 ιντσών παρασκευάστηκαν και αναπτύχθηκαν με ανάλυση προσομοίωσης θερμικού πεδίου και πειράματα διεργασίας.

Εισαγωγή

      Το καρβίδιο του πυριτίου (SIC) είναι ένας τυπικός εκπρόσωπος των υλικών ημιαγωγών τρίτης γενιάς. Έχει πλεονεκτήματα απόδοσης όπως μεγαλύτερο πλάτος Bandgap, υψηλότερο ηλεκτρικό πεδίο και υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα. Εκτελεί καλά σε πεδία υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής πίεσης και υψηλής συχνότητας και έχει γίνει μία από τις κύριες κατευθύνσεις ανάπτυξης στον τομέα της τεχνολογίας υλικών ημιαγωγών.  Επί του παρόντος, η βιομηχανική ανάπτυξη κρυστάλλων καρβιδίου πυριτίου χρησιμοποιεί κυρίως τη φυσική μεταφορά ατμών (PVT), η οποία περιλαμβάνει σύνθετα προβλήματα πολλαπλών φυσικών συνδυασμών πεδίου της πολυ-φάσης, πολλαπλών συστατικών, πολλαπλών μεταφοράς θερμότητας και μάζας και μαγνητο-ηλεκτρικής θερμότητας. Επομένως, ο σχεδιασμός του συστήματος ανάπτυξης PVT είναι δύσκολος και η μέτρηση και ο έλεγχος των παραμέτρων της διαδικασίας κατά τη διάρκεια τουδιαδικασία ανάπτυξης κρυστάλλωνείναι δύσκολο, με αποτέλεσμα τη δυσκολία στον έλεγχο των ελαττωμάτων ποιότητας των καλλιεργητών καρβιδίου πυριτίου και του μικρού μεγέθους κρυστάλλου, έτσι ώστε το κόστος των συσκευών με καρβίδιο του πυριτίου ως υπόστρωμα να παραμένει υψηλό.

      Ο εξοπλισμός κατασκευής καρβιδίου πυριτίου είναι το θεμέλιο της τεχνολογίας καρβιδίου πυριτίου και της βιομηχανικής ανάπτυξης. Το τεχνικό επίπεδο, η δυνατότητα διεργασίας και η ανεξάρτητη εγγύηση του κλιβάνου ενιαίου κρυστάλλου πυριτίου είναι το κλειδί για την ανάπτυξη υλικών καρβιδίου πυριτίου προς την κατεύθυνση μεγάλου μεγέθους και υψηλής απόδοσης και είναι επίσης οι κύριοι παράγοντες που οδηγούν τη βιομηχανία ημιαγωγών τρίτης γενιάς για να αναπτυχθούν προς την κατεύθυνση χαμηλού κόστους και μεγάλης κλίμακας. Σε συσκευές ημιαγωγών με μονό κρύσταλλο καρβιδίου πυριτίου ως υπόστρωμα, η τιμή του υποστρώματος αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο ποσοστό, περίπου το 50%. Η ανάπτυξη μεγάλου μεγέθους υψηλής ποιότητας εξοπλισμού κρυστάλλων καρβιδίου πυριτίου, βελτιώνοντας την απόδοση και τον ρυθμό ανάπτυξης των ενιαίων κρυσταλλικών υποστρωμάτων καρβιδίου πυριτίου και η μείωση του κόστους παραγωγής είναι βασικής σημασίας για την εφαρμογή των σχετικών συσκευών. Προκειμένου να αυξηθεί η προσφορά παραγωγικής ικανότητας και να μειωθεί περαιτέρω το μέσο κόστος των συσκευών καρβιδίου πυριτίου, η επέκταση του μεγέθους των υποστρωμάτων καρβιδίου πυριτίου είναι ένας από τους σημαντικούς τρόπους. Επί του παρόντος, το διεθνές μέγεθος του υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου είναι 6 ίντσες και έχει προχωρήσει γρήγορα σε 8 ίντσες.

       Οι κύριες τεχνολογίες που πρέπει να επιλυθούν στην ανάπτυξη καβουριδίων μονής κρυστάλλου 8-ιντσών καρβιδίου περιλαμβάνουν: (1) σχεδιασμό κρυστάλλων θερμικού πεδίου μεγάλου μεγέθους για να επιτευχθεί μικρότερη κλίση ακτινικής θερμοκρασίας και μεγαλύτερη διαμήκης θερμοκρασίας που είναι κατάλληλη για την ανάπτυξη κρυστάλλων καρβιδίου πυριτίου 8 ιντσών. (2) Η περιστροφή του χωνευτηρίου μεγάλου μεγέθους και η ανύψωση του πηνίου και η μείωση του μηχανισμού κίνησης, έτσι ώστε το χωνευτήριο να περιστρέφεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης κρυστάλλων και να κινείται σε σχέση με το πηνίο σύμφωνα με τις απαιτήσεις της διεργασίας για να εξασφαλιστεί η συνοχή του κρυστάλλου των 8 ιντσών και να διευκολύνει την ανάπτυξη και το πάχος. (3) Αυτόματο έλεγχο των παραμέτρων διεργασίας υπό δυναμικές συνθήκες που ανταποκρίνονται στις ανάγκες της διαδικασίας υψηλής ποιότητας μονής κρυστάλλου.

1 μηχανισμός ανάπτυξης κρυστάλλων PVT

       Η μέθοδος PVT είναι η παρασκευή μονών κρυστάλλων καρβιδίου πυριτίου τοποθετώντας την πηγή SIC στο κάτω μέρος ενός κυλινδρικού πυκνού γραφίτη Crucible και ο κρύσταλλος SIC σπόρου τοποθετείται κοντά στο κάλυμμα του Crucible. Το χωνευτήριο θερμαίνεται σε 2 300 ~ 2 400 ℃ με επαγωγή ραδιοσυχνότητας ή αντίσταση και μονωθεί από γραφίτη αισθητή ήπορώδης γραφίτης. Οι κύριες ουσίες που μεταφέρονται από την πηγή SIC στον κρύσταλλο σπόρων είναι Si, Si2c μόρια και SIC2. Η θερμοκρασία στον κρύσταλλο σπόρου ελέγχεται ώστε να είναι ελαφρώς χαμηλότερη από εκείνη της κατώτερης μικρο-σκόνης και σχηματίζεται μια αξονική κλίση θερμοκρασίας στο χωνευτήριο. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, το μικρο-σκόνη καρβιδίου πυριτίου εξομοιώνει σε υψηλή θερμοκρασία για να σχηματίσει αέρια αντίδρασης διαφορετικών συστατικών αερίων, τα οποία φθάνουν στον κρύσταλλο των σπόρων με χαμηλότερη θερμοκρασία κάτω από την κίνηση της κλίσης της θερμοκρασίας και κρυσταλλώνουν σε αυτό για να σχηματίσουν ένα κυλινδρικό καραζίδιο πυριτίου.

Οι κύριες χημικές αντιδράσεις της ανάπτυξης PVT είναι:

SIC (S) ⇌ Si (G)+C (S)

2SIC ⇌ και₂C (g)+c (s)

2SIC ⇌ SIC2 (G)+SI (L, G)

Sic ⇌ sic (g)

Τα χαρακτηριστικά της ανάπτυξης PVT των SIC μεμονωμένων κρυστάλλων είναι:

1) Υπάρχουν δύο διεπαφές αερίου-στερεών: η μία είναι η διεπαφή σκόνης αερίου-SIC και το άλλο είναι η διασύνδεση αερίου-κρυστάλλου.

2) Η αέρια φάση αποτελείται από δύο τύπους ουσιών: το ένα είναι τα αδρανή μόρια που εισάγονται στο σύστημα. Το άλλο είναι το συστατικό αέρια φάση SIMCN που παράγεται από την αποσύνθεση και την εξάχνωση τουΣκόνη. Τα συστατικά της αέρια φάση SIMCN αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και ένα μέρος των λεγόμενων συστατικών κρυσταλλικής φάσης SIMCN που πληρούν τις απαιτήσεις της διαδικασίας κρυστάλλωσης θα αναπτυχθούν στον κρύσταλλο SIC.

3) Στη σκόνη καρβιδίου του στερεού πυριτίου, θα εμφανιστούν αντιδράσεις στερεάς φάσης μεταξύ σωματιδίων που δεν έχουν εξαγνίσει, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων σωματιδίων που σχηματίζουν πορώδη κεραμικά σώματα μέσω πυροσυσσωμάτωσης, ορισμένα σωματίδια που σχηματίζουν κόκκους με ένα συγκεκριμένο μέγεθος σωματιδίων και κρυσταλλογραφική μορφολογία μέσω αντιδράσεων κρυστάλλωσης και ορισμένων σωματιδίων σιλογίου με μετατροπή σε σωματίδια άνθρακα ή σωματίδια άνθρακα,

4) Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης κρυστάλλων, θα εμφανιστούν δύο μεταβολές φάσης: το ένα είναι ότι τα σωματίδια σκόνης καρβιδίου του στερεού πυριτίου μετατρέπονται σε συστατικά αέρια φάσης SimcN μέσω μη στεγειομετρικής αποσύνθεσης και εξάχνωσης και η άλλη είναι ότι τα συστατικά της αέρια φάσης SIMCN μετασχηματίζονται σε σωματίδια πλέγματος μέσω κρυστάλλωσης.

2 σχεδιασμός εξοπλισμού 

      Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, ο φούρνος μονής κρυστάλλου πυριτίου του πυριτίου περιλαμβάνει κυρίως: συγκρότημα άνω καλύμματος, συγκρότημα θαλάμου, σύστημα θέρμανσης, μηχανισμό περιστροφής χωνευτηρίου, μηχανισμό ανύψωσης χαμηλότερου καλύμματος και σύστημα ηλεκτρικού ελέγχου.

2.1 Σύστημα θέρμανσης 

     Όπως φαίνεται στο σχήμα 3, το σύστημα θέρμανσης υιοθετεί επαγωγή θέρμανσης και αποτελείται από ένα επαγωγικό πηνίο, αΓκίτη χωνευτήρι, ένα στρώμα μόνωσης (άκαμπτη αίσθηση, μαλακός), κλπ. Όταν το εναλλασσόμενο ρεύμα μέσης συχνότητας διέρχεται από το πηνίο επαγωγής πολλαπλών στροφών που περιβάλλει το εξωτερικό του χωνευτηρίου γραφίτη, ένα επαγόμενο μαγνητικό πεδίο της ίδιας συχνότητας θα σχηματιστεί στο χωνευτήριο γραφίτη, δημιουργώντας μια επαγόμενη ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Δεδομένου ότι το υλικό Graphite Crucible υψηλής καθαρότητας έχει καλή αγωγιμότητα, δημιουργείται ένα επαγόμενο ρεύμα στο τοίχωμα του Crucible, σχηματίζοντας ένα ρεύμα Eddy. Κάτω από τη δράση της δύναμης Lorentz, το επαγόμενο ρεύμα θα συγκλίνει τελικά στο εξωτερικό τοίχωμα του χωνευτηρίου (δηλ. Το αποτέλεσμα του δέρματος) και σταδιακά αποδυναμώνουν κατά μήκος της ακτινικής κατεύθυνσης. Λόγω της ύπαρξης ρευμάτων Eddy, η θερμότητα Joule παράγεται στο εξωτερικό τοίχωμα του χωνευτηρίου, καθιστώντας την πηγή θέρμανσης του συστήματος ανάπτυξης. Το μέγεθος και η κατανομή της θερμότητας Joule καθορίζουν άμεσα το πεδίο θερμοκρασίας στο χωνευτήριο, το οποίο με τη σειρά του επηρεάζει την ανάπτυξη του κρυστάλλου.

     Όπως φαίνεται στο σχήμα 4, το πηνίο επαγωγής αποτελεί βασικό μέρος του συστήματος θέρμανσης. Υιοθετεί δύο σύνολα ανεξάρτητων δομών πηνίων και είναι εξοπλισμένα με μηχανισμούς κίνησης άνω και κάτω ακριβείας αντίστοιχα. Το μεγαλύτερο μέρος της απώλειας ηλεκτρικής θερμότητας ολόκληρου του συστήματος θέρμανσης βαρύνει το πηνίο και πρέπει να εκτελεστεί αναγκαστική ψύξη. Το πηνίο είναι τυλιγμένο με χαλκό σωλήνα και ψύχεται από νερό μέσα. Το εύρος συχνοτήτων του επαγόμενου ρεύματος είναι 8 ~ 12 kHz. Η συχνότητα της επαγωγικής θέρμανσης καθορίζει το βάθος διείσδυσης του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στο Crucible γραφίτη. Ο μηχανισμός κίνησης πηνίου χρησιμοποιεί μηχανισμό ζεύγους βιδών με κινητήρα. Το πηνίο επαγωγής συνεργάζεται με την παροχή επαγωγής για να θερμαίνει το εσωτερικό γραφίτη Crucible για να επιτευχθεί η εξάχνωση της σκόνης. Ταυτόχρονα, η ισχύς και η σχετική θέση των δύο συνόλων των πηνίων ελέγχονται για να καταστεί η θερμοκρασία στον κρύσταλλο σπόρου χαμηλότερη από εκείνη της κατώτερης μικρο-σκόνης, σχηματίζοντας μια αξονική κλίση θερμοκρασίας μεταξύ του κρυστάλλου σπόρου και της σκόνης στο χωνευτήριο και σχηματίζοντας μια λογική κλίση ακτινικής θερμοκρασίας στο κρυστάλλινο καρβίδιο του πυριτίου.

2.2 Μηχανισμός περιστροφής Crucible 

      Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης μεγάλου μεγέθουςΚραμπιδικές μονές κρυστάλλους πυριτίου, το χωνευτήριο στο περιβάλλον κενού της κοιλότητας διατηρείται περιστρέφεται ανάλογα με τις απαιτήσεις της διαδικασίας και το θερμικό πεδίο κλίσης και η κατάσταση χαμηλής πίεσης στην κοιλότητα πρέπει να διατηρηθούν σταθερή. Όπως φαίνεται στο σχήμα 5, χρησιμοποιείται ένα ζεύγος μηχανών με κινητήρα για την επίτευξη σταθερής περιστροφής του χωνευτηρίου. Μια δομή σφράγισης μαγνητικού υγρού χρησιμοποιείται για την επίτευξη δυναμικής σφράγισης του περιστρεφόμενου άξονα. Η σφράγιση μαγνητικού υγρού χρησιμοποιεί ένα περιστρεφόμενο κύκλωμα μαγνητικού πεδίου που σχηματίζεται μεταξύ του μαγνήτη, του μαγνητικού παπουτσιού πόλου και του μαγνητικού μανίκι για να προσροφήσει σταθερά το μαγνητικό υγρό μεταξύ του άκρου του παπουτσιού και του μανικιού για να σχηματίσει έναν δακτύλιο που μοιάζει με δακτύλιο Ο-δακτύλιο, εμποδίζοντας πλήρως το κενό για να επιτύχει το σκοπό της σφράγισης. Όταν η περιστροφική κίνηση μεταδίδεται από την ατμόσφαιρα στον θάλαμο κενού, η δυναμική συσκευή στεγανοποίησης υγρού δακτύλου χρησιμοποιείται για να ξεπεραστεί τα μειονεκτήματα της εύκολης φθοράς και της χαμηλής διάρκειας ζωής στη στερεά σφράγιση και το υγρό μαγνητικό υγρό μπορεί να γεμίσει ολόκληρο το σφραγισμένο χώρο, εμποδίζοντας έτσι όλα τα κανάλια που μπορεί να διαρρεύσει αέρα και να επιτευχθεί μηδενική διαρροή στις δύο διεργασίες της μετακίνησης και της στάσης του σταυτού και της στάσης. Το μαγνητικό υγρό και το Crucible υποστηρίζουν μια δομή ψύξης νερού για να εξασφαλιστεί η εφαρμογή υψηλής θερμοκρασίας του μαγνητικού υγρού και η υποστήριξη του Crucible και να επιτύχουν τη σταθερότητα της κατάστασης του θερμικού πεδίου.

2.3 Μηχανισμός ανύψωσης χαμηλότερου καλύμματος

     Ο χαμηλότερος μηχανισμός ανύψωσης κάλυψης αποτελείται από έναν κινητήρα κίνησης, μια βίδα μπάλας, έναν γραμμικό οδηγό, ένα βραχίονα ανύψωσης, ένα κάλυμμα φούρνου και ένα κάλυμμα του φούρνου. Ο κινητήρας οδηγεί το κάλυμμα του φούρνου που συνδέεται με το ζεύγος οδηγών βιδών μέσω ενός μειωτήρα για να συνειδητοποιήσει την κίνηση προς τα πάνω και προς τα κάτω του κατώτερου καλύμματος.

     Ο χαμηλότερος μηχανισμός ανύψωσης κάλυψης διευκολύνει την τοποθέτηση και την απομάκρυνση των μεγάλου μεγέθους χωνευτήρια και το σημαντικότερο εξασφαλίζει την αξιοπιστία σφράγισης του κατώτερου κάλυμμα του κλιβάνου. Κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας, ο θάλαμος έχει στάδια αλλαγής πίεσης όπως κενό, υψηλή πίεση και χαμηλή πίεση. Η κατάσταση συμπίεσης και σφράγισης του κατώτερου κάλυμμα επηρεάζει άμεσα την αξιοπιστία της διαδικασίας. Μόλις αποτύχει η σφραγίδα κάτω από υψηλή θερμοκρασία, ολόκληρη η διαδικασία θα διαλυθεί. Μέσω της συσκευής ελέγχου και περιορισμού του κινητήρα του κινητήρα, η στεγανότητα του συγκροτήματος κάτω καλύμματος και ο θάλαμος ελέγχεται για να επιτευχθεί η καλύτερη κατάσταση συμπίεσης και σφράγισης του δακτυλίου στεγανοποίησης του θαλάμου του κλιβάνου για να εξασφαλιστεί η σταθερότητα της πίεσης της διαδικασίας, όπως φαίνεται στο σχήμα 6.

2.4 Σύστημα ηλεκτρικού ελέγχου 

      Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης κρυστάλλων καρβιδίου πυριτίου, το σύστημα ηλεκτρικού ελέγχου πρέπει να ελέγχει με ακρίβεια διαφορετικές παραμέτρους διεργασίας, που περιλαμβάνει κυρίως το ύψος της θέσης του πηνίου, τον ρυθμό περιστροφής του χωνευτηρίου, την ισχύ και τη θερμοκρασία θέρμανσης, τη διαφορετική ειδική ροή αερίου και το άνοιγμα της αναλογικής βαλβίδας.

      Όπως φαίνεται στο σχήμα 7, το σύστημα ελέγχου χρησιμοποιεί έναν προγραμματιζόμενο ελεγκτή ως διακομιστή, ο οποίος είναι συνδεδεμένος με το πρόγραμμα οδήγησης σερβο μέσω του λεωφορείου για να πραγματοποιήσει τον έλεγχο κίνησης του πηνίου και του χωνευτηρίου. Συνδέεται με τον ελεγκτή θερμοκρασίας και τον ελεγκτή ροής μέσω του τυπικού MobusRTU για να πραγματοποιήσει τον έλεγχο της θερμοκρασίας, της πίεσης και της ειδικής ροής αερίου. Καθορίζει την επικοινωνία με το λογισμικό διαμόρφωσης μέσω του Ethernet, ανταλλάσσει πληροφορίες συστήματος σε πραγματικό χρόνο και εμφανίζει διάφορες πληροφορίες παραμέτρων διεργασίας στον υπολογιστή κεντρικού υπολογιστή. Οι χειριστές, το προσωπικό και οι διαχειριστές της διαδικασίας ανταλλάσσουν πληροφορίες με το σύστημα ελέγχου μέσω της διεπαφής ανθρώπινης μηχανής.

     Το σύστημα ελέγχου εκτελεί όλη τη συλλογή δεδομένων πεδίου, την ανάλυση της κατάστασης λειτουργίας όλων των ενεργοποιητών και τη λογική σχέση μεταξύ των μηχανισμών. Ο προγραμματιζόμενος ελεγκτής λαμβάνει τις οδηγίες του υπολογιστή υποδοχής και ολοκληρώνει τον έλεγχο κάθε ενεργοποιητή του συστήματος. Η στρατηγική εκτέλεσης και ασφάλειας του μενού αυτόματης διαδικασίας εκτελείται από τον προγραμματιζόμενο ελεγκτή. Η σταθερότητα του προγραμματιζόμενου ελεγκτή εξασφαλίζει την αξιοπιστία σταθερότητας και ασφάλειας της λειτουργίας μενού επεξεργασίας.

     Η ανώτερη διαμόρφωση διατηρεί την ανταλλαγή δεδομένων με τον προγραμματιζόμενο ελεγκτή σε πραγματικό χρόνο και εμφανίζει δεδομένα πεδίου. Είναι εξοπλισμένο με διεπαφές λειτουργίας όπως ο έλεγχος θέρμανσης, ο έλεγχος πίεσης, ο έλεγχος του κυκλώματος αερίου και ο έλεγχος του κινητήρα και οι τιμές ρύθμισης διαφόρων παραμέτρων μπορούν να τροποποιηθούν στη διεπαφή. Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο των παραμέτρων συναγερμού, παρέχοντας οθόνη συναγερμού οθόνης, καταγραφή του χρόνου και των λεπτομερών δεδομένων εμφάνισης συναγερμού και ανάκτησης. Καταγραφή σε πραγματικό χρόνο όλων των δεδομένων διεργασίας, περιεχόμενο λειτουργίας οθόνης και χρόνος λειτουργίας. Ο έλεγχος σύντηξης διαφόρων παραμέτρων διεργασίας πραγματοποιείται μέσω του υποκείμενου κώδικα μέσα στον προγραμματιζόμενο ελεγκτή και μπορεί να πραγματοποιηθεί μέγιστο 100 βήματα της διαδικασίας. Κάθε βήμα περιλαμβάνει περισσότερες από δώδεκα παράμετροι διεργασίας, όπως ο χρόνος λειτουργίας της διαδικασίας, η ισχύς στόχου, η πίεση στόχου, η ροή αργού, η ροή αζώτου, η ροή υδρογόνου, η θέση του χωνευτηρίου και ο ρυθμός χωνευτηρίου.

3 Ανάλυση προσομοίωσης θερμικού πεδίου

    Το μοντέλο ανάλυσης προσομοίωσης θερμικού πεδίου δημιουργείται. Το σχήμα 8 είναι ο χάρτης σύννεφων θερμοκρασίας στον θάλαμο ανάπτυξης του χωνευτηρίου. Προκειμένου να διασφαλιστεί η κλίμακα θερμοκρασίας ανάπτυξης του μονού κρυστάλλου 4H-SIC, η κεντρική θερμοκρασία του κρυστάλλου σπόρου υπολογίζεται σε 2200 ℃ και η θερμοκρασία ακμής είναι 2205,4 ℃. Αυτή τη στιγμή, η κεντρική θερμοκρασία της κορυφής Crucible είναι 2167,5 ℃, και η υψηλότερη θερμοκρασία της περιοχής σκόνης (πλευρά προς τα κάτω) είναι 2274,4 ℃, σχηματίζοντας μια αξονική κλίση θερμοκρασίας.

       Η κατανομή της ακτινικής κλίσης του κρυστάλλου φαίνεται στο σχήμα 9. Η χαμηλότερη κλίση της πλευρικής θερμοκρασίας της επιφάνειας του κρυστάλλου σπόρου μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά το σχήμα ανάπτυξης των κρυστάλλων. Η ρεύμα που υπολογίζεται η αρχική διαφορά θερμοκρασίας είναι 5,4 ℃ και το συνολικό σχήμα είναι σχεδόν επίπεδο και ελαφρώς κυρτή, η οποία μπορεί να ανταποκριθεί στην ακρίβεια ελέγχου της ακτινικής θερμοκρασίας και στις απαιτήσεις ομοιομορφίας της επιφάνειας κρυστάλλου σπόρου.

       Η καμπύλη διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας της πρώτης ύλης και της επιφάνειας του κρυσταλλικού σπόρου φαίνεται στο σχήμα 10. Η κεντρική θερμοκρασία της επιφάνειας του υλικού είναι 2210 ℃ και σχηματίζεται διαμήκη κλίση θερμοκρασίας 1 ℃/cm μεταξύ της επιφάνειας του υλικού και της επιφάνειας του κρυσταλλικού σπόρου, η οποία βρίσκεται εντός λογικού εύρους.

      Ο εκτιμώμενος ρυθμός ανάπτυξης παρουσιάζεται στο σχήμα 11. Ο πολύ γρήγορος ρυθμός ανάπτυξης μπορεί να αυξήσει την πιθανότητα ελαττωμάτων όπως ο πολυμορφισμός και η εξάρθρωση. Ο σημερινός εκτιμώμενος ρυθμός ανάπτυξης είναι κοντά στα 0,1 mm/h, ο οποίος βρίσκεται σε λογική περιοχή.

     Μέσω της ανάλυσης και του υπολογισμού προσομοίωσης θερμικού πεδίου, διαπιστώνεται ότι η κεντρική θερμοκρασία και η θερμοκρασία άκρων του κρυστάλλου σπόρου πληρούν την κλίση της ακτινικής θερμοκρασίας του κρυστάλλου των 8 ίντσες. Ταυτόχρονα, το πάνω και το κάτω μέρος του χωνευτηρίου σχηματίζουν μια αξονική κλίση θερμοκρασίας κατάλληλη για το μήκος και το πάχος του κρυστάλλου. Η τρέχουσα μέθοδος θέρμανσης του συστήματος ανάπτυξης μπορεί να ανταποκριθεί στην ανάπτυξη μονών κρυστάλλων 8 ιντσών.

4 πειραματική δοκιμή

     Χρησιμοποιώντας αυτόΦούρνος μονής κρυστάλλινου καρβιδίου πυριτίου, με βάση την κλίση της θερμοκρασίας της προσομοίωσης θερμικού πεδίου, ρυθμίζοντας τις παραμέτρους όπως η κορυφαία θερμοκρασία του χωνευτηρίου, η πίεση της κοιλότητας, η ταχύτητα περιστροφής του χωνευτηρίου και η σχετική θέση των άνω και κάτω πηνίων, πραγματοποιήθηκε δοκιμή ανάπτυξης καρβιδίου πυριτίου.

5 Συμπέρασμα

     Οι βασικές τεχνολογίες για την ανάπτυξη μονών κρυστάλλων καρβιδίου πυριτίου 8 ιντσών, όπως το θερμικό πεδίο κλίσης, ο μηχανισμός κίνησης του χωνευτηρίου και ο αυτόματος έλεγχος των παραμέτρων της διεργασίας. Το θερμικό πεδίο στον θάλαμο ανάπτυξης του χωνευτηρίου προσομοιώθηκε και αναλύθηκε για να ληφθεί η ιδανική κλίση της θερμοκρασίας. Μετά τη δοκιμή, η μέθοδος θέρμανσης επαγωγής διπλού πηνίου μπορεί να ανταποκριθεί στην ανάπτυξη μεγάλου μεγέθουςκρυστάλλοι καρβιδίου πυριτίου. Η έρευνα και η ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας παρέχει τεχνολογία εξοπλισμού για την απόκτηση κρυστάλλων καρβιδίου 8 ιντσών και παρέχει θεμέλια εξοπλισμού για τη μετάβαση της εκβιομηχάνισης καρβιδίου πυριτίου από 6 ίντσες σε 8 ίντσες, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα ανάπτυξης των υλικών καρβιδίου πυριτίου και μείωση του κόστους.