Жогорку сапаттагы кремний карбидинин монокристаллын даярдоодогу негизги ойлор

Кремнийдин монокристаллын даярдоонун негизги ыкмаларына төмөнкүлөр кирет: Физикалык буу ташуу (ФБТ), Үстүнө себилген эритмени өстүрүү (ТССГ) жана Жогорку температурадагы химиялык буу чөктүрүү (ЖТ-ХХТ). Алардын ичинен ФБТ ыкмасы жөнөкөй жабдуулары, башкаруунун оңойлугу жана жабдуулардын жана эксплуатациялык чыгымдардын төмөндүгүнөн улам өнөр жай өндүрүшүндө кеңири колдонулат.

Кремний карбид кристаллдарынын PVT өсүшү үчүн негизги техникалык жагдайлар

Физикалык буу ташуу (ФБТ) ыкмасын колдонуп, кремний карбидинин кристаллдарын өстүрүүдө төмөнкү техникалык аспектилерди эске алуу керек:

1. Өстүрүү камерасындагы графит материалдарынын тазалыгы: Графит компоненттериндеги кошулмалардын курамы 5×10⁻⁶ төмөн болушу керек, ал эми изоляциялык кийиздеги кошулмалардын курамы 10×10⁻⁶ төмөн болушу керек. B жана Al сыяктуу элементтер 0,1×10⁻⁶ төмөн болушу керек.
2. Туура урук кристалл полярдуулугун тандоо: Эмпирикалык изилдөөлөр көрсөткөндөй, C (0001) бети 4H-SiC кристаллдарын өстүрүүгө ылайыктуу, ал эми Si (0001) бети 6H-SiC кристаллдарын өстүрүү үчүн колдонулат.
3. Октон тышкары үрөн кристаллдарын колдонуу: Октон тышкары үрөн кристаллдары кристаллдын өсүшүнүн симметриясын өзгөртүп, кристаллдагы кемчиликтерди азайта алат.
4. Жогорку сапаттагы үрөн кристаллдарын байланыштыруу процесси.
5. Өсүү цикли учурунда кристалл өсүү интерфейсинин туруктуулугун сактоо.

Кремний карбидинин кристаллдарын өстүрүү үчүн негизги технологиялар

1. Кремний карбид порошогун легирлөө технологиясы
   Кремний карбид порошогун тийиштүү өлчөмдөгү Ce менен легирлөө 4H-SiC монокристаллдарынын өсүшүн турукташтыра алат. Практикалык жыйынтыктар Ce легирлөө төмөнкүлөрдү жасай аларын көрсөтүп турат:

• Кремний карбидинин кристаллдарынын өсүү ылдамдыгын жогорулатыңыз.
• Кристаллдын өсүшүнүн багытын көзөмөлдөп, аны бир калыпта жана үзгүлтүксүз кылып жасаңыз.
• Кошулмалардын пайда болушун басуу, кемчиликтерди азайтуу жана монокристаллдык жана жогорку сапаттагы кристаллдардын өндүрүлүшүнө көмөктөшүү.
• Кристаллдын арткы дат басуусун басаңдатып, монокристаллдык түшүмдү жакшыртат.

• Октук жана радиалдык температура градиентин башкаруу технологиясы
  Октук температура градиенти, негизинен, кристаллдын өсүү түрүнө жана натыйжалуулугуна таасир этет. Ашыкча кичинекей температура градиенти поликристаллдык пайда болууга алып келип, өсүү темптерин төмөндөтүшү мүмкүн. Октук жана радиалдык температура градиенттеринин туура болушу кристаллдын сапатын туруктуу сактоо менен бирге SiC кристаллынын тез өсүшүнө өбөлгө түзөт.
• Базалдык тегиздиктин дислокациясын (БТД) башкаруу технологиясы
  BPD кемчиликтери негизинен кристаллдагы жылышуу чыңалуусу SiCдин критикалык жылышуу чыңалуусунан ашып кеткенде пайда болот, бул тайгалануу системаларын активдештирет. BPDлер кристаллдын өсүү багытына перпендикуляр болгондуктан, алар негизинен кристаллдын өсүшү жана муздашы учурунда пайда болот.
• Буу фазасынын курамынын катышын жөндөө технологиясы
  Өсүү чөйрөсүндө көмүртек менен кремнийдин катышын жогорулатуу монокристаллдык өсүштү турукташтыруу үчүн натыйжалуу чара болуп саналат. Көмүртек менен кремнийдин катышынын жогору болушу чоң баскычтуу тополоңду азайтат, үрөн кристаллдарынын бетинин өсүү маалыматын сактайт жана политиптин пайда болушун басаңдатат.
• Төмөнкү чыңалуудагы башкаруу технологиясы
  Кристаллдын өсүшү учурундагы стресс кристалл тегиздиктеринин ийилишине алып келип, кристаллдын сапатынын начарлашына же ал тургай жарака кетишине алып келиши мүмкүн. Жогорку стресс ошондой эле базальдык тегиздиктердин чыгышын күчөтөт, бул эпитаксиалдык катмардын сапатына жана түзмөктүн иштешине терс таасирин тийгизиши мүмкүн.

6 дюймдук SiC пластинасын сканерлөөчү сүрөт

Кристаллдардагы стрессти азайтуу ыкмалары:

• SiC монокристаллдарынын тең салмактуу абалга жакын өсүшүн камсыз кылуу үчүн температура талаасынын бөлүштүрүлүшүн жана процесстин параметрлерин тууралаңыз.
• Минималдуу чектөөлөр менен кристаллдардын эркин өсүшүнө мүмкүндүк берүү үчүн тигель түзүлүшүн оптималдаштырыңыз.
• Үрөн кристаллы менен графит кармагычтын ортосундагы жылуулук кеңейүү дал келбестигин азайтуу үчүн үрөн кристаллын бекитүү ыкмаларын өзгөртүңүз. Көп колдонулган ыкма - үрөн кристаллы менен графит кармагычтын ортосунда 2 мм боштук калтыруу.
• Ички чыңалууну толугу менен жок кылуу үчүн күйгүзүү температурасын жана узактыгын тууралоо, меште күйгүзүүнү ишке ашыруу менен күйгүзүү процесстерин жакшыртуу.

Кремний карбидинин кристалл өстүрүү технологиясындагы келечектеги тенденциялар

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

1. Ири масштабдуу өсүш
   Кремний карбидинин монокристаллдарынын диаметри бир нече миллиметрден 6 дюймдук, 8 дюймдук жана андан да чоңураак 12 дюймдук өлчөмдөргө чейин өзгөрдү. Чоң диаметрдеги SiC кристаллдары өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатат, чыгымдарды азайтат жана жогорку кубаттуулуктагы түзмөктөрдүн талаптарын канааттандырат.
2. Жогорку сапаттагы өсүш
   Жогорку сапаттагы SiC монокристалдары жогорку өндүрүмдүүлүктөгү түзмөктөр үчүн абдан маанилүү. Олуттуу жетишкендиктерге жетишилгени менен, микротүтүкчөлөр, дислокациялар жана кошулмалар сыяктуу кемчиликтер дагы эле бар, бул түзмөктөрдүн иштешине жана ишенимдүүлүгүнө таасир этет.
3. Чыгымдарды азайтуу
   SiC кристаллын даярдоонун жогорку баасы аны айрым тармактарда колдонууну чектейт. Өсүү процесстерин оптималдаштыруу, өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатуу жана чийки заттын чыгымдарын азайтуу өндүрүш чыгымдарын азайтууга жардам берет.
4. Акылдуу өсүү
   Жасалма интеллект жана чоң маалыматтардагы жетишкендиктер менен SiC кристаллдарын өстүрүү технологиясы акылдуу чечимдерди барган сайын көбүрөөк колдоно баштайт. Сенсорлорду жана автоматташтырылган системаларды колдонуу менен реалдуу убакыт режиминде мониторинг жүргүзүү жана башкаруу процесстин туруктуулугун жана башкарылышын жогорулатат. Мындан тышкары, чоң маалыматтарды аналитика өсүү параметрлерин оптималдаштырып, кристаллдын сапатын жана өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатат.

Жогорку сапаттагы кремний карбидинин монокристаллын даярдоо технологиясы жарым өткөргүч материалдарды изилдөөдө негизги багыт болуп саналат. Технология өнүккөн сайын, SiC кристаллдарын өстүрүү ыкмалары өнүгүп, жогорку температурадагы, жогорку жыштыктагы жана жогорку кубаттуулуктагы тармактарда колдонуу үчүн бекем негиз түзө берет.