Kremniy karbid monokristallarini yetishtirishning asosiy usullari orasida fizik bug' tashish (PVT), yuqori urug'li eritma o'sishi (TSSG) va yuqori haroratli kimyoviy bug' cho'kmasi (HT-CVD) mavjud.

Bular orasida PVT usuli nisbatan sodda uskunalarni o'rnatish, ishlatish va boshqarish qulayligi hamda uskuna va ekspluatatsiya xarajatlarining pastligi tufayli sanoat ishlab chiqarishida asosiy texnikaga aylandi.

---

PVT usuli yordamida SiC kristallarini o'stirishning asosiy texnik jihatlari

PVT usuli yordamida kremniy karbid kristallarini o'stirish uchun bir nechta texnik jihatlarni diqqat bilan nazorat qilish kerak:

1. Issiqlik maydonidagi grafit materiallarining sofligi
   Kristall o'sish termal maydonida ishlatiladigan grafit materiallari qat'iy tozalik talablariga javob berishi kerak. Grafit komponentlaridagi aralashmalar miqdori 5 × 10⁻⁶ dan, izolyatsiyalovchi kigizlar uchun esa 10 × 10⁻⁶ dan past bo'lishi kerak. Xususan, bor (B) va alyuminiy (Al) ning miqdori 0,1 × 10⁻⁶ dan past bo'lishi kerak.

2. Urug' kristalining to'g'ri qutblanishi
   Empirik ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, C-yuz (0001) 4H-SiC kristallarini o'stirish uchun mos, Si-yuz (0001) esa 6H-SiC o'sishi uchun mos keladi.

3. O'qdan tashqari urug' kristallaridan foydalanish
   O'qdan tashqaridagi urug'lar o'sish simmetriyasini o'zgartirishi, kristall nuqsonlarini kamaytirishi va kristall sifatini yaxshilashi mumkin.

4. Ishonchli urug' kristallarini bog'lash texnikasi
   Urug' kristalli va ushlagich o'rtasidagi to'g'ri bog'lanish o'sish davrida barqarorlik uchun juda muhimdir.

5. O'sish interfeysining barqarorligini saqlash
   Kristall o'sish sikli davomida yuqori sifatli kristall rivojlanishini ta'minlash uchun o'sish interfeysi barqaror bo'lib qolishi kerak.

 

---

SiC kristallarini o'stirishdagi asosiy texnologiyalar

1. SiC kukuni uchun doping texnologiyasi

SiC kukunini seriy (Ce) bilan qo'shib qo'yish 4H-SiC kabi bitta politipning o'sishini barqarorlashtirishi mumkin. Amaliyot shuni ko'rsatadiki, Ce qo'shib qo'yish quyidagilarni amalga oshirishi mumkin:

• SiC kristallarining o'sish sur'atini oshiring;

• Kristall yo'nalishini yanada bir xil va yo'naltirilgan o'sish uchun yaxshilang;

• Nopokliklar va nuqsonlarni kamaytirish;

• Kristallning orqa tomonidagi korroziyani bostirish;

• Monokristallarning hosil bo'lish tezligini oshiring.

2. Eksenel va radial termal gradientlarni boshqarish

Eksenel harorat gradiyentlari kristall politipiga va o'sish tezligiga ta'sir qiladi. Juda kichik gradiyent politip qo'shilishlariga va bug 'fazasida material tashishning pasayishiga olib kelishi mumkin. Kristallarning tez va barqaror o'sishi va sifati uchun eksenel va radial gradiyentlarni optimallashtirish juda muhimdir.

3. Bazal tekislik dislokatsiyasi (BPD) boshqaruv texnologiyasi

BPDlar asosan SiC kristallaridagi siljish kuchlanishining kritik chegaradan oshib ketishi va sirpanish tizimlarini faollashtirishi natijasida hosil bo'ladi. BPDlar o'sish yo'nalishiga perpendikulyar bo'lganligi sababli, ular odatda kristall o'sishi va sovishi paytida paydo bo'ladi. Ichki stressni minimallashtirish BPD zichligini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.

4. Bug 'fazasi tarkibi nisbatini boshqarish

Bug 'fazasida uglerod-kremniy nisbatini oshirish bitta politip o'sishini rag'batlantirishning tasdiqlangan usuli hisoblanadi. Yuqori C/Si nisbati makropog'onali bog'lanishni kamaytiradi va urug' kristalidan sirt merosxo'rligini saqlab qoladi, shu bilan kiruvchi politiplarning shakllanishini bostiradi.

5. Kam stressli o'sish usullari

Kristall o'sishi paytidagi stress egri panjara tekisliklariga, yoriqlarga va yuqori BPD zichligiga olib kelishi mumkin. Bu nuqsonlar epitaksial qatlamlarga o'tishi va qurilmaning ishlashiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.

Ichki kristall stressini kamaytirishning bir nechta strategiyalari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Muvozanatga yaqin o'sishni rag'batlantirish uchun issiqlik maydoni taqsimoti va jarayon parametrlarini sozlash;

• Kristallning mexanik cheklovlarsiz erkin o'sishiga imkon berish uchun tigel dizaynini optimallashtirish;

• Urug' ushlagich konfiguratsiyasini yaxshilash orqali qizdirish paytida urug' va grafit o'rtasidagi issiqlik kengayishi nomutanosibligini kamaytirish, ko'pincha urug' va ushlagich o'rtasida 2 mm bo'shliq qoldirish orqali;

• Tavlash jarayonlarini tozalash, kristallning pech bilan birga sovishini ta'minlash va ichki stressni to'liq bartaraf etish uchun harorat va davomiylikni sozlash.

---

SiC kristallarini o'stirish texnologiyasidagi tendentsiyalar

1. Kattaroq kristall o'lchamlari
SiC monokristalli plitalarining diametri bir necha millimetrdan 6, 8 va hatto 12 dyuymli plitalargacha oshdi. Kattaroq plitalar ishlab chiqarish samaradorligini oshiradi va xarajatlarni kamaytiradi, shu bilan birga yuqori quvvatli qurilmalarni qo'llash talablarini qondiradi.

2. Yuqori kristall sifati
Yuqori sifatli SiC kristallari yuqori samarali qurilmalar uchun juda muhimdir. Sezilarli yaxshilanishlarga qaramay, mavjud kristallar hali ham mikrotrubalar, dislokatsiyalar va aralashmalar kabi nuqsonlarni namoyon etadi, bularning barchasi qurilmaning ishlashi va ishonchliligini pasaytirishi mumkin.

3. Xarajatlarni kamaytirish
SiC kristallarini ishlab chiqarish hali ham nisbatan qimmat bo'lib, kengroq qo'llanilishini cheklaydi. Bozor qo'llanilishini kengaytirish uchun optimallashtirilgan o'sish jarayonlari orqali xarajatlarni kamaytirish, ishlab chiqarish samaradorligini oshirish va xom ashyo tannarxini pasaytirish juda muhimdir.

4. Aqlli ishlab chiqarish
Sun'iy intellekt va katta ma'lumotlar texnologiyalaridagi yutuqlar bilan SiC kristallarining o'sishi aqlli, avtomatlashtirilgan jarayonlarga o'tmoqda. Sensorlar va boshqaruv tizimlari o'sish sharoitlarini real vaqt rejimida kuzatishi va sozlashi mumkin, bu esa jarayon barqarorligi va oldindan aytib bo'ladiganlikni yaxshilaydi. Ma'lumotlar tahlili jarayon parametrlari va kristall sifatini yanada optimallashtirishi mumkin.

Yuqori sifatli SiC monokristalli o'sish texnologiyasini ishlab chiqish yarimo'tkazgich materiallarini tadqiq qilishda asosiy yo'nalish hisoblanadi. Texnologiya rivojlanib borishi bilan kristall o'sish usullari rivojlanishda va takomillashishda davom etadi, bu esa yuqori haroratli, yuqori chastotali va yuqori quvvatli elektron qurilmalarda SiC qo'llanilishi uchun mustahkam poydevor yaratadi.