Kremniy karbid monokristallarini etishtirishning asosiy usullariga jismoniy bug 'tashuvi (PVT), yuqori urug'li eritma o'sishi (TSSG) va yuqori haroratli kimyoviy bug'larni cho'ktirish (HT-CVD) kiradi.

Bular orasida PVT usuli nisbatan sodda uskunalarni sozlash, ishlatish va boshqarish qulayligi, asbob-uskunalar va ekspluatatsiya xarajatlarini kamaytirish tufayli sanoat ishlab chiqarishining asosiy usuliga aylandi.

---

PVT usuli yordamida SiC kristalli o'sishining asosiy texnik nuqtalari

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

1. Issiqlik maydonida grafit materiallarining tozaligi
   Kristal o'sishi termal maydonida ishlatiladigan grafit materiallari qat'iy tozalik talablariga javob berishi kerak. Grafit komponentlaridagi nopoklik miqdori 5×10⁻⁶ dan, izolyatsiya namatlari uchun esa 10×10⁻⁶ dan past bo'lishi kerak. Xususan, bor (B) va alyuminiy (Al) ning har biri 0,1 × 10⁻⁶ dan past bo'lishi kerak.

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

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

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

5. O'sish interfeysining barqarorligini saqlash
   Butun kristall o'sish tsikli davomida yuqori sifatli kristal rivojlanishini ta'minlash uchun o'sish interfeysi barqaror bo'lishi kerak.

 

---

SiC Crystal Growthdagi asosiy texnologiyalar

1. SiC kukuni uchun doping texnologiyasi

SiC kukunini seriy (Ce) bilan doping qilish 4H-SiC kabi bitta politipning o'sishini barqarorlashtirishi mumkin. Amaliyot shuni ko'rsatdiki, Ce doping:

• SiC kristallarining o'sish tezligini oshirish;

• Bir xil va yo'nalishli o'sish uchun kristall yo'nalishini yaxshilang;

• Nopokliklar va nuqsonlarni kamaytirish;

• Kristalning orqa tomonidagi korroziyani bostirish;

• Yagona kristalli rentabellikni oshiring.

2. Eksenel va radial termal gradientlarni boshqarish

Eksenel harorat gradientlari kristall politipiga va o'sish tezligiga ta'sir qiladi. Juda kichik bo'lgan gradient politipli qo'shimchalarga va bug 'fazasida materialning kamaytirilishiga olib kelishi mumkin. Ham eksenel, ham radial gradyanlarni optimallashtirish barqaror sifat bilan tez va barqaror kristall o'sishi uchun juda muhimdir.

3. Bazal tekislik dislokatsiyasini (BPD) boshqarish texnologiyasi

BPDlar, asosan, SiC kristallaridagi kritik chegaradan oshib ketadigan siljish stressi, sirpanish tizimlarini faollashtirish tufayli hosil bo'ladi. BPDlar o'sish yo'nalishiga perpendikulyar bo'lganligi sababli, ular odatda kristall o'sishi va sovutish paytida paydo bo'ladi. Ichki stressni minimallashtirish BPD zichligini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.

4. Bug 'fazasi tarkibi nisbati nazorati

Bug 'fazasida uglerod-kremniy nisbatini oshirish bitta politipli o'sishni rag'batlantirishning tasdiqlangan usuli hisoblanadi. Yuqori C/Si nisbati makropog'onali to'planishni kamaytiradi va urug'lik kristalidan sirt merosini saqlab qoladi, shu bilan istalmagan politiplarning shakllanishini bostiradi.

5. Kam stressli o'sish texnikasi

Kristal o'sishi paytida stress kavisli panjara tekisliklari, yoriqlar va yuqori BPD zichligiga olib kelishi mumkin. Ushbu nuqsonlar epitaksial qatlamlarga o'tishi va qurilmaning ishlashiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.

Ichki kristall stressni kamaytirish uchun bir nechta strategiyalar quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Muvozanatga yaqin o'sishni rag'batlantirish uchun issiqlik maydonini taqsimlash va jarayon parametrlarini sozlash;

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

• Isitish paytida urug' va grafit o'rtasidagi termal kengayish mos kelmasligini kamaytirish uchun urug' ushlagichining konfiguratsiyasini yaxshilash, ko'pincha urug' va ushlagich o'rtasida 2 mm bo'shliqni qoldirish;

• Yuvish jarayonlarini tozalash, kristallni o'choq bilan sovishini ta'minlash va ichki stressni to'liq bartaraf etish uchun harorat va vaqtni sozlash.

---

SiC Crystal Growth Technology tendentsiyalari

1. Kattaroq kristall o'lchamlari
SiC monokristal diametrlari bir necha millimetrdan 6 dyuymli, 8 dyuymli va hatto 12 dyuymli gofretgacha oshdi. Kattaroq gofretlar ishlab chiqarish samaradorligini oshiradi va xarajatlarni kamaytiradi, shu bilan birga yuqori quvvatli qurilmalar ilovalari talablarini qondiradi.

2. Yuqori kristall sifati
Yuqori sifatli SiC kristallari yuqori samarali qurilmalar uchun zarurdir. Muhim yaxshilanishlarga qaramay, joriy kristallar hali ham mikroquvurlar, dislokatsiyalar va aralashmalar kabi nuqsonlarni ko'rsatmoqda, bularning barchasi qurilmaning ishlashi va ishonchliligini yomonlashtirishi mumkin.

3. Xarajatlarni kamaytirish
SiC kristalli ishlab chiqarish hali ham nisbatan qimmat bo'lib, kengroq qabul qilishni cheklaydi. Optimallashtirilgan o'sish jarayonlari, ishlab chiqarish samaradorligini oshirish va xom ashyo xarajatlarini kamaytirish orqali xarajatlarni kamaytirish bozor ilovalarini kengaytirish uchun juda muhimdir.

4. Intellektual ishlab chiqarish
Sun'iy intellekt va katta ma'lumotlar texnologiyalaridagi yutuqlar bilan SiC kristalining o'sishi aqlli, avtomatlashtirilgan jarayonlarga o'tmoqda. Sensorlar va boshqaruv tizimlari real vaqt rejimida o'sish sharoitlarini kuzatishi va sozlashi, jarayon barqarorligi va prognozliligini oshirishi mumkin. Ma'lumotlar tahlili jarayon parametrlari va kristal sifatini yanada optimallashtirishi mumkin.

Yuqori sifatli SiC yagona kristalli o'sish texnologiyasini ishlab chiqish yarimo'tkazgich materiallarini tadqiq qilishda asosiy yo'nalish hisoblanadi. Texnologiyaning rivojlanishi bilan kristall o'sish usullari rivojlanishda va takomillashishda davom etadi, bu yuqori haroratli, yuqori chastotali va yuqori quvvatli elektron qurilmalarda SiC ilovalari uchun mustahkam poydevor yaratadi.