ہائی پیوریٹی CVD Thick SiC: مواد کی نمو کے لیے عمل کی بصیرتیں۔

1. روایتیCVD SiCجمع کرنے کا عمل

SiC کوٹنگز کو جمع کرنے کے معیاری CVD عمل میں احتیاط سے کنٹرول شدہ اقدامات کی ایک سیریز شامل ہے:

حرارتی:CVD بھٹی کو 100-160 ° C کے درمیان درجہ حرارت پر گرم کیا جاتا ہے۔

سبسٹریٹ لوڈنگ:ایک گریفائٹ سبسٹریٹ (مینڈریل) کو جمع کرنے والے چیمبر کے اندر گھومنے والے پلیٹ فارم پر رکھا جاتا ہے۔

ویکیوم اور صاف کرنا:چیمبر کو خالی کیا جاتا ہے اور متعدد چکروں میں آرگن (Ar) گیس سے صاف کیا جاتا ہے۔

حرارتی اور پریشر کنٹرول:چیمبر کو مسلسل ویکیوم کے تحت جمع کرنے کے درجہ حرارت پر گرم کیا جاتا ہے۔ مطلوبہ درجہ حرارت تک پہنچنے کے بعد، 40-60 kPa کے دباؤ کو حاصل کرنے کے لیے آر گیس کو متعارف کرانے سے پہلے ایک ہولڈنگ ٹائم برقرار رکھا جاتا ہے۔ اس کے بعد چیمبر کو دوبارہ خالی کر دیا جاتا ہے۔

پیشگی گیس کا تعارف:ہائیڈروجن (H2)، آرگن (Ar)، اور ایک ہائیڈرو کاربن گیس (الکین) کا ایک مرکب پہلے سے گرم کرنے والے چیمبر میں کلوروسیلن پیشگی (عام طور پر سلکان ٹیٹرا کلورائیڈ، SiCl4) کے ساتھ متعارف کرایا جاتا ہے۔ نتیجے میں گیس کا مرکب پھر رد عمل کے چیمبر میں کھلایا جاتا ہے۔

جمع اور ٹھنڈک:جمع کی تکمیل پر، H2، کلوروسیلین، اور الکین کا بہاؤ رک جاتا ہے۔ ٹھنڈا ہونے کے دوران چیمبر کو صاف کرنے کے لیے آرگن کے بہاؤ کو برقرار رکھا جاتا ہے۔ آخر میں، چیمبر کو ماحول کے دباؤ پر لایا جاتا ہے، کھولا جاتا ہے، اور SiC لیپت گریفائٹ سبسٹریٹ کو ہٹا دیا جاتا ہے۔

2. موٹی کی درخواستیںCVD SiCتہیں

1mm موٹائی سے زیادہ اعلی کثافت SiC تہوں میں اہم ایپلی کیشنز ملتے ہیں:

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ:انٹیگریٹڈ سرکٹ فیبریکیشن کے لیے خشک اینچ سسٹم میں فوکس رِنگز (FR) کے طور پر۔

آپٹکس اور ایرو اسپیس:آپٹیکل آئینے اور خلائی جہاز کی کھڑکیوں میں اعلی شفافیت والی SiC تہوں کا استعمال کیا جاتا ہے۔

یہ ایپلی کیشنز اعلی کارکردگی والے مواد کا مطالبہ کرتی ہیں، جس سے موٹی ایس آئی سی کو اہم اقتصادی صلاحیت کے ساتھ ایک اعلیٰ قیمت والی پروڈکٹ بنتی ہے۔

3. سیمی کنڈکٹر-گریڈ کے لیے ہدف کی خصوصیاتCVD SiC

CVD SiCسیمی کنڈکٹر ایپلی کیشنز کے لیے، خاص طور پر فوکس رِنگز کے لیے، سخت مادی خصوصیات کی ضرورت ہوتی ہے:

اعلی طہارت:99.9999% (6N) کی پاکیزگی کی سطح کے ساتھ پولی کرسٹل لائن SiC۔

اعلی کثافت:ایک گھنا، تاکنا سے پاک مائکرو اسٹرکچر ضروری ہے۔

ہائی تھرمل چالکتا:نظریاتی اقدار 490 W/m·K تک پہنچتی ہیں، عملی اقدار 200-400 W/m·K تک ہوتی ہیں۔

کنٹرول شدہ برقی مزاحمت:0.01-500 Ω.cm کے درمیان کی قدریں مطلوب ہیں۔

پلازما مزاحمت اور کیمیائی جڑت:جارحانہ اینچنگ ماحول کو برداشت کرنے کے لیے اہم۔

اعلی سختی:SiC کی موروثی سختی (~3000 kg/mm2) خصوصی مشینی تکنیکوں کی ضرورت ہے۔

کیوبک پولی کرسٹل لائن ساخت:ایک غالب (111) کرسٹاللوگرافک واقفیت کے ساتھ ترجیحی طور پر مبنی 3C-SiC (β-SiC) مطلوب ہے۔

4. 3C-SiC موٹی فلموں کے لیے CVD عمل

فوکس رِنگز کے لیے موٹی 3C-SiC فلموں کو جمع کرنے کا ترجیحی طریقہ CVD ہے، درج ذیل پیرامیٹرز کا استعمال کرتے ہوئے:

پیشگی انتخاب:Methyltrichlorosilane (MTS) کو عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جو stoichiometric جمع کے لیے 1:1 Si/C داڑھ کا تناسب پیش کرتا ہے۔ تاہم، کچھ مینوفیکچررز پلازما کی مزاحمت کو بڑھانے کے لیے Si:C تناسب (1:1.1 سے 1:1.4) کو بہتر بناتے ہیں، ممکنہ طور پر اناج کے سائز کی تقسیم اور ترجیحی واقفیت کو متاثر کرتے ہیں۔

کیریئر گیس:ہائیڈروجن (H2) کلورین پر مشتمل پرجاتیوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، جبکہ آرگن (Ar) MTS کے لیے ایک کیریئر گیس کے طور پر کام کرتا ہے اور جمع ہونے کی شرح کو کنٹرول کرنے کے لیے گیس کے مرکب کو پتلا کرتا ہے۔

5. فوکس رنگ ایپلی کیشنز کے لیے سی وی ڈی سسٹم

فوکس رِنگز کے لیے 3C-SiC جمع کرنے کے لیے ایک عام CVD سسٹم کی اسکیمیٹک نمائندگی پیش کی گئی ہے۔ تاہم، تفصیلی پیداواری نظام اکثر اپنی مرضی کے مطابق ڈیزائن اور ملکیتی ہوتے ہیں۔

6. نتیجہ

CVD کے ذریعے اعلیٰ پاکیزگی، موٹی SiC تہوں کی تیاری ایک پیچیدہ عمل ہے جس میں متعدد پیرامیٹرز پر قطعی کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔ چونکہ ان اعلیٰ کارکردگی والے مواد کی مانگ میں مسلسل اضافہ ہوتا جا رہا ہے، تحقیق اور ترقی کی جاری کوششیں CVD تکنیکوں کو بہتر بنانے پر توجہ مرکوز کرتی ہیں تاکہ اگلی نسل کے سیمی کنڈکٹر فیبریکیشن اور دیگر مطلوبہ ایپلی کیشنز کی سخت ضروریات کو پورا کیا جا سکے۔**