Жогорку сапаттагы кремний карбидин бир кристалл даярдоо үчүн негизги ойлор

Кремний монокристаллдарын даярдоонун негизги ыкмаларына төмөнкүлөр кирет: Физикалык бууларды ташуу (PVT), Top-Seeded Solution өсүшү (TSSG) жана жогорку температурадагы химиялык бууларды жайгаштыруу (HT-CVD). Булардын ичинен PVT ыкмасы жөнөкөй жабдылышы, башкаруунун жеңилдиги, жабдуулардын жана эксплуатациялык чыгымдардын аздыгынан улам өнөр жай өндүрүшүндө кеңири колдонулат.

Кремний карбидинин кристаллдарынын PVT өсүшү үчүн негизги техникалык пункттар

Физикалык буу транспорту (PVT) ыкмасын колдонуу менен кремний карбидинин кристаллдарын өстүрүүдө төмөнкү техникалык аспектилерди эске алуу керек:

1. Өсүмдүк камерасындагы графит материалдарынын тазалыгы: Графит компоненттеринин курамы 5×10⁻⁶ден төмөн болушу керек, ал эми изоляциялык кийиздеги ыпластыктын курамы 10×10⁻⁶ден төмөн болушу керек. B жана Al сыяктуу элементтер 0,1×10⁻⁶ден төмөн болушу керек.
2. Туура урук кристаллынын полярдуулугун тандоо: Эмпирикалык изилдөөлөр C (0001) бети 4H-SiC кристаллдарын өстүрүүгө ылайыктуу экенин көрсөтүп турат, ал эми Si (0001) бети 6H-SiC кристаллдарын өстүрүү үчүн колдонулат.
3. Off-Oxis Seed Crystals колдонуу: Off-октук урук кристаллдары кристаллдын кемчиликтерин азайтып, кристалл өсүшүнүн симметриясын өзгөртө алат.
4. Жогорку сапаттагы уруктардын кристаллдык байланыш процесси.
5. Өсүү циклинин жүрүшүндө кристаллдык өсүү интерфейсинин туруктуулугун сактоо.

Кремний карбидинин кристалл өсүшү үчүн негизги технологиялар

1. Кремний карбид порошок үчүн допинг технологиясы
   Кремний карбид порошокту Ce тиешелүү өлчөмдөгү допинг 4H-SiC монокристаллдарынын өсүшүн турукташтыра алат. Практикалык жыйынтыктар Це допинги төмөнкүлөргө мүмкүн экенин көрсөтүп турат:

• Кремний карбидинин кристаллдарынын өсүү темптерин жогорулатуу.
• Кристаллдын өсүү багытын көзөмөлдөө, аны бир калыпта жана үзгүлтүксүз кылуу.
• Кирдин пайда болушун басуу, кемчиликтерди азайтуу жана монокристаллдуу жана жогорку сапаттагы кристаллдарды өндүрүүнү жеңилдетүү.
• Кристаллдын арткы коррозиясына бөгөт коюу жана монокристаллдын түшүмдүүлүгүн жогорулатуу.

• Октук жана радиалдык температуранын градиентти башкаруу технологиясы
  Октук температура градиент биринчи кезекте кристалл өсүү түрүн жана натыйжалуулугун таасир этет. Ашыкча кичинекей температура градиент поликристаллдык пайда алып келиши жана өсүү темптерин азайтышы мүмкүн. Туура октук жана радиалдык температура градиенттери туруктуу кристалл сапатын сактоо менен SiC кристаллынын тез өсүшүнө көмөктөшөт.
• Базалдык тегиздиктин дислокациясын (BPD) башкаруу технологиясы
  BPD кемчиликтери, негизинен, кристаллдагы жылышуу стресси SiC критикалык жылышуу стрессинен ашып, тайгалоо системаларын активдештиргенде пайда болот. BPDs кристалл өсүү багытына перпендикуляр болгондуктан, алар биринчи кезекте кристалл өсүү жана муздатуу учурунда пайда болот.
• Буунун фазасынын курамынын катышын жөндөө технологиясы
  Өсүү чөйрөсүндө көмүртек-кремний катышын жогорулатуу монокристаллдык өсүштү турукташтыруу үчүн эффективдүү чара болуп саналат. Көмүртектин кремнийге болгон катышы чоң кадамдарды азайтат, уруктардын кристалл бетинин өсүү маалыматын сактайт жана политиптин пайда болушун басат.
• Төмөн стрессти башкаруу технологиясы
  Кристаллдын өсүшү учурундагы стресс кристаллдык тегиздиктердин ийилишине алып келип, кристаллдын сапаты начарлап, атүгүл жарылууга алып келиши мүмкүн. Жогорку стресс ошондой эле эпитаксиалдык катмардын сапатына жана аппараттын иштешине терс таасирин тийгизиши мүмкүн болгон базалдык тегиздиктин дислокациясын жогорулатат.

6 дюймдук SiC пластинкасын сканерлөө сүрөтү

Кристаллдардагы стрессти азайтуу ыкмалары:

• SiC монокристаллдарынын тең салмактуулукка жакын өсүшүн камсыз кылуу үчүн температура талаасынын бөлүштүрүлүшүн жана процесстин параметрлерин тууралаңыз.
• Минималдуу чектөөлөр менен кристаллдын эркин өсүшүн камсыз кылуу үчүн тигелдин структурасын оптималдаштырыңыз.
• Уруктун кристаллынын жана графит кармагычтын ортосундагы термикалык кеңейүүнүн дал келбестигин азайтуу үчүн урук кристаллынын фиксациялоо ыкмаларын өзгөртүңүз. Жалпы ыкма урук кристаллынын жана графит кармагычтын ортосунда 2 мм боштук калтыруу болуп саналат.
• Ички стрессти толугу менен бошотуу үчүн күйдүрүү процесстерин жакшыртыңыз.

Кремний карбидинин кристалл өсүү технологиясынын келечектеги тенденциялары

Келечекте SiC жогорку сапаттагы монокристаллдарды даярдоо технологиясы төмөнкү багыттар боюнча өнүгөт:

1. Ири масштабдагы өсүш
   Кремний карбидинин монокристаллдарынын диаметри бир нече миллиметрден 6 дюймдук, 8 дюймдук жана андан да чоңураак 12 дюймдук өлчөмдөргө чейин өзгөргөн. Чоң диаметрдеги SiC кристаллдары өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатат, чыгымдарды азайтат жана жогорку кубаттуулуктагы түзүлүштөрдүн талаптарын канааттандырат.
2. Жогорку сапаттагы өсүш
   Жогорку сапаттагы SiC монокристаллдары жогорку өндүрүмдүүлүктөгү түзүлүштөр үчүн өтө зарыл. Олуттуу прогресске жетишилгенине карабастан, микротрубалар, дислокациялар жана кирлер сыяктуу кемчиликтер дагы эле бар, алар аппараттын иштешине жана ишенимдүүлүгүнө таасирин тийгизүүдө.
3. Чыгымды азайтуу
   SiC кристаллдарын даярдоонун кымбаттыгы анын айрым тармактарда колдонулушун чектейт. Өсүү процесстерин оптималдаштыруу, өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатуу жана чийки заттын чыгымдарын азайтуу өндүрүштүк чыгымдарды азайтууга жардам берет.
4. Интеллектуалдык өсүш
   AI жана чоң маалыматтардагы жетишкендиктер менен SiC кристаллынын өсүү технологиясы барган сайын акылдуу чечимдерди кабыл алат. Сенсорлорду жана автоматташтырылган системаларды колдонуу менен реалдуу убакыт режиминде мониторинг жана контролдоо процесстин туруктуулугун жана башкарылышын күчөтөт. Кошумчалай кетсек, чоң маалыматтардын аналитикасы өсүү параметрлерин оптималдаштырып, кристаллдын сапатын жана өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулата алат.

Жогорку сапаттагы кремний карбидин бир кристалл даярдоо технологиясы жарым өткөргүч материалдарды изилдөө негизги багыт болуп саналат. Технология өнүккөн сайын, SiC кристаллынын өсүү ыкмалары өнүгө берет, бул жогорку температурадагы, жогорку жыштыктагы жана жогорку кубаттуулуктагы тармактарда колдонуу үчүн бекем негиз болуп берет.