SiC ایپیٹیکسیل فرنس (ہاٹ وال سی وی ڈی ری ایکٹر) کے لیے تھرمل فیلڈ ڈیزائن کی اصلاح

بنیادی مقصد ویفر سطح کے درجہ حرارت کی یکسانیت (≤±0.5–5℃) اور درجہ حرارت/بہاؤ کے میدان میں استحکام حاصل کرنا ہے، اس طرح epitaxial تہہ کی موٹائی کی یکسانیت (<3%)، ڈوپنگ یکسانیت (<8%)، خرابی کی کثافت کو کم کرنا، اور شرح نمو (>60 μm/h) میں اضافہ کرنا ہے۔

SiC epitaxy پروسیس آپٹیمائزیشن میں حالیہ پیش رفت نے تھرمل مینجمنٹ، ملٹی پیرامیٹر آپٹیمائزیشن، AI کی مدد سے سمولیشن، گیس فلو ریگولیشن، اور ری ایکٹر کے ڈھانچے کو اپ گریڈ کرنے پر توجہ مرکوز کی ہے۔ ان پیشرفتوں کا مقصد ایپیٹیکسیل پرت کی یکسانیت، ترقی کی کارکردگی، خرابی پر قابو پانے، اور بڑے وفر صنعتی اسکیل ایبلٹی کو بہتر بنانا ہے۔

موصلیت کے مواد کی تھرمل چالکتا ماڈلنگ

ایک اہم تحقیقی سمت ریشے دار گریفائٹ کی تھرمل چالکتا ماڈلنگ ہے جو ایپیٹیکسی ری ایکٹرز میں استعمال ہوتی ہے۔ گیس کی ساخت، چیمبر پریشر، اور آپریٹنگ درجہ حرارت پر غور کرتے ہوئے ظاہری تھرمل چالکتا کا جائزہ لینے کے لیے جدید تجزیاتی ماڈل تیار کیے گئے ہیں۔ ہائیڈروجن سے بھرپور کیریئر گیس کے حالات میں، گیس فیز ہیٹ ٹرانسفر ہیٹ ٹرانسفر میکانزم بن جاتا ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ چیمبر کے دباؤ کو 100 mbar سے 1.5 mbar تک کم کرنے سے مطلوبہ حرارتی طاقت میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔ یہ ماڈل ری ایکٹر کے مختلف علاقوں میں درجہ حرارت کی تقسیم کی زیادہ درست پیشین گوئی کو بھی قابل بناتے ہیں، جس سے ویفر ایریا سے باہر درجہ حرارت کی تبدیلیوں کی وجہ سے جمع ہونے والی عدم یکسانیت کو روکنے میں مدد ملتی ہے یہاں تک کہ جب سبسٹریٹ کا درجہ حرارت مستقل رہتا ہے۔

FEM اور مشین لرننگ کا استعمال کرتے ہوئے کثیر مقصدی پیرامیٹر کی اصلاح

ایک اور اہم پیش رفت کثیر مقصدی اصلاح کے لیے محدود عنصر ماڈلنگ (FEM) کو مشین لرننگ الگورتھم کے ساتھ جوڑتی ہے۔ کلیدی عمل کے پیرامیٹرز میں گیس کے بہاؤ کی کل شرح، نمو کا درجہ حرارت، چیمبر پریشر، سسپٹر گردش کی رفتار، اور گیس کی تقسیم کا ڈیزائن شامل ہیں۔ MOPSO، NSGA-II، اور SVM سروگیٹ ماڈلز جیسے اصلاحی طریقوں کو بڑے پیمانے پر اپنایا گیا ہے۔ نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ موٹائی کی یکسانیت کو تقریباً 30% تک بہتر بنایا جا سکتا ہے، جب کہ پیریٹو فرنٹ آپٹیمائزیشن ایک ساتھ اعلی شرح نمو اور تغیر کے کم گتانک دونوں کو حاصل کرتی ہے۔ بہترین پراسیس ونڈوز عام طور پر 1450–1500 ° C کے بڑھنے والے درجہ حرارت، 80-100 mbar کے چیمبر کے دباؤ، 60 rpm سے زیادہ سسپٹر گردش کی رفتار، اور غیر متناسب گیس انلیٹ تناسب جیسے 5:16:5 پر پائی جاتی ہیں۔

مشین لرننگ کے ساتھ مل کر عارضی ملٹی فزکس سمولیشن

حالیہ مطالعات میں عمل کی اصلاح کو تیز کرنے کے لیے مشین لرننگ تکنیکوں کے ساتھ عارضی CFD سمولیشن کو بھی ضم کیا گیا ہے۔ ACO-BPNN نیورل نیٹ ورکس کے ساتھ مل کر تھرمل فلو-کیمیکل کپلڈ CFD ماڈلز کو جمع کرنے کے درجہ حرارت، انلیٹ گیس کے بہاؤ، گردش کی رفتار، اور چیمبر پریشر کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ تجرباتی توثیق تخروپن اور عملی نتائج کے درمیان بہترین معاہدے کو ظاہر کرتی ہے، شرح نمو کے لیے صرف 4.03% اور یکسانیت کے لیے 0.49% پیشین گوئی کے انحراف کے ساتھ۔ یہ نقطہ نظر ترقی اور اصلاح کے چکروں کو نمایاں طور پر مختصر کرتا ہے اور خاص طور پر افقی گرم دیواروں والے CVD ری ایکٹرز کے لیے موزوں ہے۔

گیس کا بہاؤ اور درجہ حرارت فیلڈ کی اصلاح

گیس کے بہاؤ اور تھرمل فیلڈ ڈسٹری بیوشن کی اصلاح اعلی معیار کی SiC ایپیٹیکسی نمو کے لیے اہم ہے۔ 100 slm کی H₂ بہاؤ کی شرح، 20:60:20 (side:center:side) کے C/Si تناسب، 1610 ° C کے نمو کا درجہ حرارت، اور susceptor rotation سمیت، محققین نے ایک انتہائی مستحکم فیلڈ فلو اور متوازی فیلڈ فلو متوازی حاصل کیا۔ ویفر سطح کے درجہ حرارت کا میلان صرف 19.3 ° C تک کم ہو گیا تھا۔ اس کے علاوہ، نائٹروجن ڈوپنگ کی یکسانیت 3.35–4.85% تک پہنچ گئی، جبکہ کرسٹل کے نقائص نمایاں طور پر کم ہو کر 28 کل نقائص تک پہنچ گئے، جن میں صرف 8 مثلثی نقائص اور 6 بیسل ہوائی جہاز کی نقل مکانی (BPDs) شامل ہیں۔

آلات کی ساخت کی تکرار اور صنعت کاری

2023 اور 2026 کے درمیان صنعتی پیمانے پر ری ایکٹر کی اپ گریڈیشن بنیادی طور پر عمودی تقسیم گیس انجیکشن سسٹمز، ملٹی زون انڈکشن ہیٹنگ، 6-12 انچ ویفرز کے لیے سنگل ویفر اور ڈوئل ویفر دونوں کنفیگریشنز کے ساتھ مطابقت، اور خودکار پی پی کے ساتھ گریفائٹ جزو کو دوبارہ ڈیزائن کرنے پر مرکوز ہے۔ ان ساختی بہتریوں نے 8-انچ اور 12-انچ کے SiC ایپیٹیکسی عمل کو 3% سے کم موٹائی کی عدم یکسانیت اور 8% سے کم ڈوپنگ تغیر کو حاصل کرنے کے قابل بنایا ہے۔ مزید برآں، ذرات کی آلودگی میں تقریباً 50% کمی کی گئی ہے، دیکھ بھال کے ڈاؤن ٹائم کو 30% تک کم کیا گیا ہے، اور دوہری ویفر سسٹمز میں درجہ حرارت کی تبدیلی کو ±5°C کے اندر کنٹرول کیا گیا ہے۔

تین کلیدی نتائج

1. سمولیشن + مشین لرننگ تھرمل فیلڈ آپٹیمائزیشن کے لیے مرکزی دھارے کا طریقہ بن گیا ہے: CFD/FEM کے ذریعے تھرمو-فلوڈ-کیمیکل فیلڈ کو جوڑ کر، اور اسے ACO-BPNN یا MOPSO/NSGA-II کے ساتھ جوڑ کر، زیادہ سے زیادہ پیریٹو پیرامیٹرز کو روایتی طور پر تین ہفتے کے اندر اندر تلاش کیا جا سکتا ہے) موٹائی/ڈوپنگ یکسانیت 30% سے زیادہ اور تجرباتی اخراجات کو کم کرنا۔ یہ 8-12 انچ SiC کے بڑے پیمانے پر اپیٹیکسیل نمو کے لیے ایک ضروری ٹول ہے۔

2. گیس فیز کا اثر (H₂ پریشر/کمپوزیشن) ظاہری تھرمل چالکتا پر محسوس ہونے والی موصلیت کے اندر کو نظر انداز نہیں کیا جا سکتا: ہائی H₂ درجہ حرارت پر، گیس فیز ہیٹ ٹرانسفر غالب ہوتا ہے، اور پریشر/ پیشگی بہاؤ کی شرح میں تبدیلی درجہ حرارت کی مجموعی تقسیم کو تبدیل کر دے گی۔ بجلی کی درست پیشین گوئی اور کلوزڈ لوپ تھرمل فیلڈ کنٹرول حاصل کرنے کے لیے تازہ ترین تجزیاتی ماڈلز کو براہ راست CFD میں سرایت کیا جا سکتا ہے، جو کہ اعلی کارکردگی، توانائی کی بچت، اور تھرمل فائر پلیسس میں یکسانیت کا مرکز ہے۔

3. بڑے سائز (8–12 انچ) میں منتقلی کے لیے ساختی جدت کی ضرورت ہوتی ہے: گھریلو سامان نے ویفر سطح کا درجہ حرارت ≤ ±0.5 ℃ اور دوہری ویفر درجہ حرارت کا فرق ≤ 5 ℃ عمودی تقسیم ہوا کے استعمال، ملٹی زون ٹمپریچر کنٹرول، اور سسپٹر آپٹیمائزیشن کے ذریعے حاصل کیا ہے۔ موٹائی/ڈوپنگ کی یکسانیت بین الاقوامی معروف سطح پر پہنچ گئی ہے، جو لاگت میں کمی اور پیداواری صلاحیت کو دوگنا کرنے میں براہ راست معاون ہے۔ Horizontal hotwall + rotating susceptor اب بھی مرکزی دھارے میں ہے اور کوئی واضح تنازعہ نہیں ہے۔

سیمیکوریکس اعلیٰ معیار کی پیشکش کرتا ہے۔epitaxial عمل میں اجزاء. اگر آپ کی کوئی پوچھ گچھ ہے یا اضافی تفصیلات کی ضرورت ہے، تو براہ کرم ہم سے رابطہ کرنے میں سنکوچ نہ کریں۔

فون نمبر +86-13567891907 سے رابطہ کریں۔

ای میل: sales@semicorex.com