SiC epitaxial फर्नेसको लागि थर्मल फिल्ड डिजाइनको अनुकूलन (हट-वाल CVD रिएक्टर)

मुख्य उद्देश्य वेफर सतहको तापक्रम एकरूपता (≤±0.5–5℃) र तापक्रम/प्रवाह क्षेत्र स्थिरता प्राप्त गर्नु हो, जसले गर्दा एपिटेक्सियल तह मोटाई एकरूपता (<3%), डोपिङ एकरूपता (<8%), दोष घनत्व घटाउने, र वृद्धि दर (>60 μm/h) लाई सुधार गर्ने हो।

SiC epitaxy प्रक्रिया अप्टिमाइजेसनमा हालैका प्रगतिहरूले थर्मल व्यवस्थापन, बहु-प्यारामिटर अप्टिमाइजेसन, एआई-सहायता सिमुलेशन, ग्यास-प्रवाह नियमन, र रिएक्टर संरचना अपग्रेडहरूमा ध्यान केन्द्रित गरेको छ। यी विकासहरूले एपिटेक्सियल लेयर एकरूपता, वृद्धि दक्षता, दोष नियन्त्रण, र ठूलो-वेफर औद्योगिक स्केलेबिलिटी सुधार गर्ने लक्ष्य राख्छन्।

इन्सुलेशन सामग्रीको थर्मल चालकता मोडेलिङ

एउटा महत्त्वपूर्ण अनुसन्धान दिशा भनेको एपिटाक्सी रिएक्टरहरूमा प्रयोग गरिएको रेशायुक्त ग्रेफाइटको थर्मल चालकता मोडेलिङ हो। उन्नत विश्लेषणात्मक मोडेलहरू स्पष्ट थर्मल चालकता मूल्याङ्कन गर्न विकास गरिएको छ जब ग्यास संरचना, चेम्बर दबाब, र अपरेटिङ तापमान विचार गर्दा। हाइड्रोजन युक्त क्यारियर ग्यास अवस्थाहरूमा, ग्यास-चरण ताप स्थानान्तरण प्रमुख ताप-स्थानान्तरण संयन्त्र बन्छ। अध्ययनहरूले देखाउँछ कि 100 mbar बाट 1.5 mbar मा च्याम्बर दबाब घटाउँदा आवश्यक ताप शक्ति घट्छ। यी मोडेलहरूले विभिन्न रिएक्टर क्षेत्रहरूमा तापक्रम वितरणको अधिक सटीक भविष्यवाणीलाई सक्षम पार्छ, सब्सट्रेट तापक्रम स्थिर रहँदा पनि वेफर क्षेत्र बाहिर तापक्रम भिन्नताहरूको कारणले गर्दा डिपोजिसन गैर-एकरूपता रोक्न मद्दत गर्दछ।

FEM र मेसिन लर्निङ प्रयोग गरेर बहु-उद्देश्यीय प्यारामिटर अप्टिमाइजेसन

अर्को प्रमुख सफलताले बहु-उद्देश्यीय अनुकूलनका लागि मेसिन लर्निङ एल्गोरिदमसँग परिमित तत्व मोडलिङ (FEM) को संयोजन गर्दछ। मुख्य प्रक्रिया प्यारामिटरहरूमा कुल ग्याँस प्रवाह दर, वृद्धि तापमान, चेम्बर दबाब, ससेप्टर रोटेशन गति, र ग्यास वितरण डिजाइन समावेश छ। MOPSO, NSGA-II, र SVM सरोगेट मोडेलहरू जस्ता अनुकूलन दृष्टिकोणहरू व्यापक रूपमा अपनाइएका छन्। नतिजाहरूले देखाउँछन् कि मोटाई एकरूपता लगभग 30% द्वारा सुधार गर्न सकिन्छ, जबकि Pareto-फ्रन्ट अप्टिमाइजेसनले उच्च वृद्धि दर र भिन्नताको कम गुणांक दुवै प्राप्त गर्दछ। इष्टतम प्रक्रिया सञ्झ्यालहरू सामान्यतया 1450-1500°C को वृद्धि तापमान, 80-100 mbar को चेम्बर दबाब, 60 rpm माथि ससेप्टर रोटेशन गति, र 5:16:5 जस्ता असममित ग्यास इनलेट अनुपातहरूमा पाइन्छ।

क्षणिक मल्टिफिजिक्स सिमुलेशन मिसिन लर्निङ संग संयुक्त

भर्खरका अध्ययनहरूले प्रक्रिया अनुकूलनलाई गति दिन मेसिन लर्निंग प्रविधिहरूसँग क्षणिक CFD सिमुलेशनहरू पनि एकीकृत गर्दछ। थर्मल-फ्लो-केमिकल युग्मित CFD मोडेलहरू ACO-BPNN न्यूरल नेटवर्कहरूसँग जम्मा हुने तापमान, इनलेट ग्यास प्रवाह, रोटेशन गति, र चेम्बर प्रेसर अनुकूलन गर्न प्रयोग गरिन्छ। प्रायोगिक प्रमाणीकरणले विकास दरको लागि 4.03% र एकरूपताको लागि 0.49% मात्र भविष्यवाणी विचलनको साथ, सिमुलेशन र व्यावहारिक परिणामहरू बीच उत्कृष्ट सम्झौता देखाउँछ। यो दृष्टिकोणले विकास र अप्टिमाइजेसन चक्रलाई उल्लेखनीय रूपमा छोटो बनाउँछ र विशेष गरी तेर्सो हट-वाल CVD रिएक्टरहरूको लागि उपयुक्त छ।

ग्याँस प्रवाह र तापमान क्षेत्र अनुकूलन

ग्यास-प्रवाह र थर्मल-फिल्ड वितरणको अनुकूलन उच्च-गुणस्तरको SiC epitaxy वृद्धिको लागि महत्वपूर्ण रहन्छ। 100 slm को H₂ प्रवाह दर, 20:60:20 को प्रवाह विभाजन अनुपात (side:center:side), 0.95 को C/Si अनुपात, 1610°C को वृद्धि तापमान, र susceptor रोटेशन सहित अनुकूलित परिस्थितिहरूमा, शोधकर्ताहरूले उच्च स्थिरता प्राप्त गरे। वेफर सतह तापक्रम ढाँचालाई 19.3 डिग्री सेल्सियस मात्र घटाइएको थियो। थप रूपमा, नाइट्रोजन डोपिङ एकरूपता 3.35–4.85% पुग्यो, जबकि क्रिस्टल दोषहरू 28 कुल दोषहरूमा उल्लेखनीय रूपमा घटाइयो, जसमा केवल 8 त्रिकोणीय दोषहरू र 6 बेसल प्लेन डिस्लोकेशनहरू (BPDs) समावेश छन्।

उपकरण संरचना पुनरावृत्ति र औद्योगिकीकरण

2023 र 2026 बीचको औद्योगिक-स्केल रिएक्टर अपग्रेडहरू मुख्यतया ठाडो स्प्लिट ग्यास इन्जेक्सन प्रणाली, बहु-जोन इन्डक्शन हीटिंग, 6-12 इन्च वेफरहरूको लागि एकल-वेफर र दोहोरो-वेफर कन्फिगरेसनहरूसँग अनुकूलता, र ग्रेफाइट कम्पोनेन्ट रिडिजाइन मेन प्रिभेन्टेड मेन (स्वचालित पीपी) मा केन्द्रित छन्। यी संरचनात्मक सुधारहरूले 8-इन्च र 12-इन्च SiC epitaxy प्रक्रियाहरूलाई 3% भन्दा कम मोटाई गैर-एकरूपता र 8% भन्दा कम डोपिङ भिन्नता प्राप्त गर्न सक्षम बनाएको छ। यसबाहेक, कण प्रदूषण लगभग 50% द्वारा कम गरिएको छ, मर्मत डाउनटाइम 30% द्वारा छोटो छ, र दोहोरो-वेफर प्रणालीहरूमा तापमान भिन्नता ± 5 डिग्री सेल्सियस भित्र नियन्त्रण गरिएको छ।

तीन प्रमुख निष्कर्ष

1. सिमुलेशन + मेसिन लर्निङ थर्मल फिल्ड अप्टिमाइजेसनको लागि मुख्यधारा विधि भएको छ: CFD/FEM मार्फत थर्मो-फ्लुइड-केमिकल फिल्ड जोडेर, र यसलाई ACO-BPNN वा MOPSO/NSGA-II सँग संयोजन गरेर, इष्टतम Pareto प्यारामिटरहरू (साप्ताहभित्रै महत्त्वपूर्ण त्रुटिहरू फेला पार्न सकिन्छ)। मोटाई / डोपिङ एकरूपता 30% भन्दा बढी र प्रयोगात्मक लागत कम गर्दै। यो 8-12-इन्च SiC को ठूलो मात्रामा एपिटेक्सियल वृद्धिको लागि एक आवश्यक उपकरण हो।

2. ग्यास चरणको प्रभाव (H₂ दबाब/रचना) इन्सुलेशन भित्रको स्पष्ट थर्मल चालकतामा महसुस गर्न सकिँदैन: उपेक्षा गर्न सकिँदैन: उच्च H₂ तापमानमा, ग्यास चरण ताप स्थानान्तरण प्रबल हुन्छ, र दबाव/पूर्ववर्ती प्रवाह दरमा परिवर्तनले समग्र तापक्रम वितरणलाई परिवर्तन गर्नेछ। नवीनतम विश्लेषणात्मक मोडेलहरू सही पावर भविष्यवाणी र बन्द-लूप थर्मल क्षेत्र नियन्त्रण प्राप्त गर्न सीएफडीमा सीधा इम्बेड गर्न सकिन्छ, जुन उच्च दक्षता, ऊर्जा बचत, र थर्मल फायरप्लेसहरूमा एकरूपताको मूल हो।

3. ठूला आकारहरू (8-12 इन्च) मा परिवर्तन गर्न संरचनात्मक नवाचार आवश्यक छ: घरेलु उपकरणहरूले वेफर सतहको तापक्रम ≤ ± 0.5 ℃ र दोहोरो-वेफर तापमान भिन्नता ≤ 5 ℃ ठाडो विभाजित वायु सेवन, बहु-क्षेत्र तापमान नियन्त्रण, र ससेप्टर अनुकूलन मार्फत हासिल गरेको छ। मोटाई/डोपिङ एकरूपता अन्तर्राष्ट्रिय अग्रणी स्तरमा पुगेको छ, प्रत्यक्ष रूपमा लागत घटाउन र उत्पादन क्षमताको दोब्बरलाई समर्थन गर्दछ। तेर्सो हटवाल + घुमाउने ससेप्टर अझै पनि मुख्यधारा हो र त्यहाँ कुनै स्पष्ट विवाद छैन।

Semicorex उच्च गुणस्तर प्रदान गर्दछएपिटेक्सियल प्रक्रियामा अवयवहरू। यदि तपाइँसँग कुनै सोधपुछ छ वा थप विवरणहरू चाहिन्छ भने, कृपया हामीलाई सम्पर्क गर्न नहिचकिचाउनुहोस्।

सम्पर्क फोन # +86-13567891907

इमेल: sales@semicorex.com