Yuqori sifatli kremniy karbidli monokristal tayyorlashning asosiy jihatlari

Kremniy monokristalini tayyorlashning asosiy usullari quyidagilarni o'z ichiga oladi: Fizik bug'ni tashish (PVT), Yuqori urug'li eritmani o'stirish (TSSG) va Yuqori haroratli kimyoviy bug'ni cho'ktirish (HT-CVD). Bular orasida PVT usuli oddiy uskunalari, boshqarish qulayligi va past uskuna va ekspluatatsiya xarajatlari tufayli sanoat ishlab chiqarishida keng qo'llaniladi.

Silikon karbid kristallarining PVT o'sishi uchun asosiy texnik jihatlar

Fizik bug' tashish (PVT) usuli yordamida kremniy karbid kristallarini o'stirishda quyidagi texnik jihatlarni hisobga olish kerak:

1. O'sish kamerasidagi grafit materiallarining sofligi: Grafit komponentlaridagi aralashmalar miqdori 5×10⁻⁶ dan past bo'lishi kerak, izolyatsiya kigizidagi aralashmalar miqdori esa 10×10⁻⁶ dan past bo'lishi kerak. B va Al kabi elementlar 0,1×10⁻⁶ dan past bo'lishi kerak.
2. Urug' kristallarining to'g'ri qutblanishini tanlash: Empirik tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, C (0001) yuzasi 4H-SiC kristallarini o'stirish uchun mos keladi, Si (0001) yuzasi esa 6H-SiC kristallarini o'stirish uchun ishlatiladi.
3. O'qdan tashqari urug' kristallaridan foydalanish: O'qdan tashqari urug' kristallari kristal o'sishi simmetriyasini o'zgartirishi va kristaldagi nuqsonlarni kamaytirishi mumkin.
4. Yuqori sifatli urug' kristallarini bog'lash jarayoni.
5. O'sish sikli davomida kristall o'sish interfeysining barqarorligini saqlash.

Silikon karbid kristallarini o'stirish uchun asosiy texnologiyalar

1. Silikon karbid kukuni uchun doping texnologiyasi
   Kremniy karbid kukunini kerakli miqdorda Ce bilan qo'shish 4H-SiC monokristallarining o'sishini barqarorlashtirishi mumkin. Amaliy natijalar shuni ko'rsatadiki, Ce qo'shilishi quyidagilarga olib kelishi mumkin:

• Kremniy karbid kristallarining o'sish tezligini oshiring.
• Kristall o'sishining yo'nalishini boshqaring, uni yanada bir xil va muntazam qiling.
• Nopoklik hosil bo'lishini bostirish, nuqsonlarni kamaytirish va monokristalli va yuqori sifatli kristallar ishlab chiqarishni osonlashtirish.
• Kristallning orqa tomonidagi korroziyani inhibe qiling va bitta kristall hosilini yaxshilang.

• Eksenel va radial harorat gradiyentini boshqarish texnologiyasi
  Eksenel harorat gradiyenti asosan kristall o'sish turi va samaradorligiga ta'sir qiladi. Haddan tashqari kichik harorat gradiyenti polikristal shakllanishiga olib kelishi va o'sish sur'atlarini pasaytirishi mumkin. To'g'ri eksenel va radial harorat gradiyentlari kristall sifatini barqaror saqlash bilan birga SiC kristallarining tez o'sishini ta'minlaydi.
• Bazal tekislik dislokatsiyasi (BPD) boshqaruv texnologiyasi
  BPD nuqsonlari asosan kristalldagi siljish kuchlanishi SiC ning kritik siljish kuchlanishidan oshib ketganda va sirpanish tizimlarini faollashtirganda yuzaga keladi. BPDlar kristall o'sish yo'nalishiga perpendikulyar bo'lganligi sababli, ular asosan kristall o'sishi va sovishi paytida hosil bo'ladi.
• Bug 'fazasi tarkibi nisbatini sozlash texnologiyasi
  O'sish muhitida uglerod-kremniy nisbatini oshirish monokristal o'sishini barqarorlashtirishning samarali chorasidir. Yuqori uglerod-kremniy nisbati katta pog'onali bog'lanishni kamaytiradi, urug' kristallari yuzasining o'sishi haqidagi ma'lumotlarni saqlaydi va politip hosil bo'lishini bostiradi.
• Kam stressli boshqaruv texnologiyasi
  Kristall o'sishi paytidagi stress kristall tekisliklarining egilishiga olib kelishi mumkin, bu esa kristall sifatining yomonlashishiga yoki hatto yorilishiga olib keladi. Yuqori kuchlanish, shuningdek, bazal tekislikning dislokatsiyasini oshiradi, bu esa epitaksial qatlam sifati va qurilmaning ishlashiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.

6 dyuymli SiC gofretini skanerlash tasviri

Kristallardagi stressni kamaytirish usullari:

• SiC monokristallarining muvozanatga yaqin o'sishini ta'minlash uchun harorat maydoni taqsimoti va jarayon parametrlarini sozlang.
• Minimal cheklovlar bilan erkin kristall o'sishiga imkon berish uchun tigel tuzilishini optimallashtiring.
• Urug' kristalli va grafit ushlagichi o'rtasidagi issiqlik kengayishi nomutanosibligini kamaytirish uchun urug' kristalli fiksatsiya texnikasini o'zgartiring. Keng tarqalgan yondashuv urug' kristalli va grafit ushlagichi o'rtasida 2 mm bo'shliq qoldirishdir.
• Ichki stressni to'liq yo'qotish uchun pechda tavlashni amalga oshirish, tavlash harorati va davomiyligini sozlash orqali tavlash jarayonlarini yaxshilang.

Silikon karbid kristallarini o'stirish texnologiyasidagi kelajakdagi tendentsiyalar

Kelajakka nazar tashlasak, yuqori sifatli SiC monokristalli tayyorlash texnologiyasi quyidagi yo'nalishlarda rivojlanadi:

1. Keng ko'lamli o'sish
   Kremniy karbid monokristallarining diametri bir necha millimetrdan 6, 8 va undan ham kattaroq 12 dyuymli o'lchamlarga o'tdi. Katta diametrli SiC kristallari ishlab chiqarish samaradorligini oshiradi, xarajatlarni kamaytiradi va yuqori quvvatli qurilmalarning talablarini qondiradi.
2. Yuqori sifatli o'sish
   Yuqori sifatli SiC monokristallari yuqori samarali qurilmalar uchun juda muhimdir. Muhim yutuqlarga erishilgan bo'lsa-da, mikrotrubalar, dislokatsiyalar va aralashmalar kabi nuqsonlar hali ham mavjud bo'lib, ular qurilmaning ishlashi va ishonchliligiga ta'sir qiladi.
3. Xarajatlarni kamaytirish
   SiC kristallarini tayyorlashning yuqori narxi uning ayrim sohalarda qo'llanilishini cheklaydi. O'sish jarayonlarini optimallashtirish, ishlab chiqarish samaradorligini oshirish va xom ashyo xarajatlarini kamaytirish ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirishga yordam beradi.
4. Aqlli o'sish
   Sun'iy intellekt va katta ma'lumotlar sohasidagi yutuqlar bilan SiC kristallarini o'stirish texnologiyasi tobora ko'proq aqlli yechimlarni qo'llaydi. Sensorlar va avtomatlashtirilgan tizimlardan foydalangan holda real vaqt rejimida monitoring va boshqarish jarayon barqarorligi va boshqarilishini oshiradi. Bundan tashqari, katta ma'lumotlar tahlili o'sish parametrlarini optimallashtirishi, kristallar sifati va ishlab chiqarish samaradorligini oshirishi mumkin.

Yuqori sifatli kremniy karbidli monokristallarni tayyorlash texnologiyasi yarimo'tkazgich materiallarini tadqiq qilishda asosiy yo'nalish hisoblanadi. Texnologiya rivojlanib borishi bilan SiC kristallarini o'stirish texnikasi rivojlanishda davom etadi va yuqori haroratli, yuqori chastotali va yuqori quvvatli sohalarda qo'llanilishi uchun mustahkam poydevor yaratadi.