Yuqori sifatli kremniy karbidli monokristalni tayyorlash uchun asosiy fikrlar

Kremniy monokristalini tayyorlashning asosiy usullari quyidagilardan iborat: jismoniy bug 'tashuvi (PVT), yuqori urug'li eritma o'sishi (TSSG) va yuqori haroratli kimyoviy bug'larni cho'ktirish (HT-CVD). Bular orasida PVT usuli oddiy asbob-uskunalar, nazorat qilish qulayligi, asbob-uskunalar va operatsion xarajatlarning pastligi tufayli sanoat ishlab chiqarishida keng qo'llaniladi.

Silikon karbid kristallarining PVT o'sishi uchun asosiy texnik nuqtalar

Jismoniy bug 'tashuvi (PVT) usuli yordamida kremniy karbid kristallarini etishtirishda quyidagi texnik jihatlarni hisobga olish kerak:

1. O'sish kamerasidagi grafit materiallarining tozaligi: grafit tarkibiy qismlaridagi nopoklik miqdori 5 × 10⁻⁶ dan past bo'lishi kerak, izolyatsiya namatidagi nopoklik 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. To'g'ri urug'lik kristalli qutblilikni tanlash: Empirik tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, C (0001) yuzi 4H-SiC kristallarini etishtirish uchun mos keladi, Si (0001) esa 6H-SiC kristallarini etishtirish uchun ishlatiladi.
3. Eksadan tashqari urug 'kristallaridan foydalanish: O'qdan tashqari urug' kristallari kristall o'sishi simmetriyasini o'zgartirishi va kristalldagi nuqsonlarni kamaytirishi mumkin.
4. Yuqori sifatli urug'lik kristallarini bog'lash jarayoni.
5. O'sish siklida kristall o'sish interfeysining barqarorligini saqlash.

Silikon karbid kristallarining o'sishi uchun asosiy texnologiyalar

1. Silikon karbid kukuni uchun doping texnologiyasi
   Silikon karbid kukunini tegishli miqdordagi Ce bilan doping qilish 4H-SiC monokristallarining o'sishini barqarorlashtirishi mumkin. Amaliy natijalar shuni ko'rsatadiki, Ce doping:

• Silikon karbid kristallarining o'sish tezligini oshiring.
• Kristal o'sishining yo'nalishini boshqaring, uni bir xil va muntazamroq qiling.
• Nopoklik hosil bo'lishini bostirish, nuqsonlarni kamaytirish va bitta kristalli va yuqori sifatli kristallarni ishlab chiqarishni osonlashtirish.
• Kristalning orqa tomonidagi korroziyani oldini oling va bitta kristalli hosilni yaxshilang.

• Eksenel va radial harorat gradientini boshqarish texnologiyasi
  Eksenel harorat gradienti birinchi navbatda kristall o'sish turiga va samaradorligiga ta'sir qiladi. Haddan tashqari kichik harorat gradienti polikristal hosil bo'lishiga olib kelishi va o'sish sur'atlarini kamaytirishi mumkin. Tegishli eksenel va radial harorat gradientlari barqaror kristal sifatini saqlab, SiC kristalining tez o'sishiga yordam beradi.
• Bazal tekislik dislokatsiyasini (BPD) boshqarish texnologiyasi
  BPD nuqsonlari, asosan, kristalldagi siljish kuchlanishi SiC ning kritik kesish stressidan oshib ketganda, sirpanish tizimlarini faollashtirganda paydo bo'ladi. BPD kristall o'sish yo'nalishiga perpendikulyar bo'lganligi sababli, ular birinchi navbatda kristall o'sishi va sovutish paytida hosil bo'ladi.
• Bug 'fazasining tarkibi nisbatlarini sozlash texnologiyasi
  O'sish muhitida uglerod-kremniy nisbatini oshirish yagona kristalli o'sishni barqarorlashtirishning samarali chorasidir. Yuqori uglerod-kremniy nisbati katta bosqichli to'plamni kamaytiradi, urug'ning kristalli yuzasi o'sishi ma'lumotlarini saqlaydi va politip shakllanishini bostiradi.
• Past kuchlanishni nazorat qilish texnologiyasi
  Kristal o'sishi paytida stress kristall tekisliklarining egilishiga olib kelishi mumkin, bu esa kristal sifatining yomonlashishiga yoki hatto yorilishiga olib keladi. Yuqori stress, shuningdek, epitaksial qatlam sifati va qurilmaning ishlashiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan bazal tekislik dislokatsiyasini oshiradi.

6 dyuymli SiC gofretli skanerlash tasviri

Kristallardagi stressni kamaytirish usullari:

• SiC monokristallarining muvozanatga yaqin o'sishini ta'minlash uchun harorat maydonini taqsimlash va jarayon parametrlarini sozlang.
• Minimal cheklovlar bilan erkin kristall o'sishiga imkon berish uchun tigel strukturasini optimallashtiring.
• Chigit kristalli va grafit tutqichi o'rtasidagi termal kengayish mos kelmasligini kamaytirish uchun urug'lik kristalini mahkamlash usullarini o'zgartiring. Umumiy yondashuv urug 'kristal va grafit ushlagichi o'rtasida 2 mm bo'shliqni qoldirishdir.
• In-situ pechda tavlanishni amalga oshirish, ichki stressni to'liq bartaraf etish uchun tavlanish harorati va davomiyligini sozlash orqali tavlanish jarayonlarini yaxshilang.

Silikon karbid kristall o'sishi texnologiyasining kelajakdagi tendentsiyalari

Oldinga qarab, yuqori sifatli SiC monokristal tayyorlash texnologiyasi quyidagi yo'nalishlarda rivojlanadi:

1. Keng ko'lamli o'sish
   Silikon karbid monokristallarining diametri bir necha millimetrdan 6 dyuym, 8 dyuym va undan ham kattaroq 12 dyuymli o'lchamlarga aylandi. Katta diametrli SiC kristallari ishlab chiqarish samaradorligini oshiradi, xarajatlarni kamaytiradi va yuqori quvvatli qurilmalar talablariga javob beradi.
2. Yuqori sifatli o'sish
   Yuqori sifatli SiC monokristallari yuqori samarali qurilmalar uchun zarurdir. Muhim yutuqlarga erishilgan bo'lsa-da, mikroquvurlar, dislokatsiyalar va aralashmalar kabi nuqsonlar hali ham mavjud bo'lib, ular qurilmaning ishlashi va ishonchliligiga ta'sir qiladi.
3. Xarajatlarni kamaytirish
   SiC kristalli tayyorlashning yuqori narxi uning ma'lum sohalarda qo'llanilishini cheklaydi. O'sish jarayonlarini optimallashtirish, ishlab chiqarish samaradorligini oshirish va xom ashyo xarajatlarini kamaytirish ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirishga yordam beradi.
4. Intellektual o'sish
   AI va katta ma'lumotlarning rivojlanishi bilan SiC kristalli o'sish texnologiyasi aqlli echimlarni tobora ko'proq qabul qiladi. Sensorlar va avtomatlashtirilgan tizimlardan foydalangan holda real vaqtda monitoring va nazorat jarayon barqarorligi va boshqarilishini oshiradi. Bundan tashqari, katta ma'lumotlar tahlili o'sish parametrlarini optimallashtirishi, kristal sifati va ishlab chiqarish samaradorligini oshirishi mumkin.

Yuqori sifatli silikon karbid monokristal tayyorlash texnologiyasi yarimo'tkazgich materiallarini tadqiq qilishda asosiy yo'nalish hisoblanadi. Texnologiyaning rivojlanishi bilan SiC kristallarini o'stirish texnikasi rivojlanishda davom etadi, bu yuqori haroratli, yuqori chastotali va yuqori quvvatli sohalarda qo'llanilishi uchun mustahkam poydevor yaratadi.