Кремний карбидинин монокристалдарын өстүрүүнүн негизги ыкмаларына физикалык буу ташуу (PVT), үстүнкү уруктагы эритмени өстүрүү (TSSG) жана жогорку температурадагы химиялык буу чөктүрүү (HT-CVD) кирет.

Алардын ичинен, PVT ыкмасы жабдууларды орнотуунун салыштырмалуу жөнөкөйлүгүнөн, иштетүүнүн жана башкаруунун оңойлугунан, ошондой эле жабдуулардын жана эксплуатациялык чыгымдардын төмөндүгүнөн улам өнөр жай өндүрүшүндө негизги ыкма болуп калды.

---

PVT ыкмасын колдонуу менен SiC кристаллдарын өстүрүүнүн негизги техникалык жагдайлары

Кремний карбидинин кристаллдарын PVT ыкмасын колдонуп өстүрүү үчүн бир нече техникалык аспектилерди кылдаттык менен көзөмөлдөө керек:

1. Жылуулук талаасындагы графит материалдарынын тазалыгы
   Кристалл өсүү термикалык талаасында колдонулган графит материалдары тазалыктын катуу талаптарына жооп бериши керек. Графит компоненттериндеги кошулманын курамы 5×10⁻⁶ төмөн, ал эми изоляциялык кийиздер үчүн 10×10⁻⁶ төмөн болушу керек. Тактап айтканда, бордун (B) жана алюминийдин (Al) курамы 0,1×10⁻⁶ төмөн болушу керек.

2. Үрөн кристаллынын туура полярдуулугу
   Эмпирикалык маалыматтар көрсөткөндөй, С-бети (0001) 4H-SiC кристаллдарын өстүрүүгө ылайыктуу, ал эми Si-бети (0001) 6H-SiC өсүшүнө ылайыктуу.

3. Октон тышкары үрөн кристаллдарын колдонуу
   Октон тышкары уруктар өсүү симметриясын өзгөртүп, кристалл кемчиликтерин азайтып, кристаллдын сапатын жакшырта алат.

4. Ишенимдүү үрөн кристаллдарын байланыштыруу ыкмасы
   Үрөн кристаллы менен кармагычтын ортосундагы туура байланыш өсүү учурунда туруктуулук үчүн абдан маанилүү.

5. Өсүү интерфейсинин туруктуулугун сактоо
   Кристаллдын өсүү циклинин бүтүндөй жүрүшүндө, кристаллдын жогорку сапаттагы өнүгүшүн камсыз кылуу үчүн өсүү интерфейси туруктуу бойдон калышы керек.

 

---

SiC кристаллдарынын өсүшүндөгү негизги технологиялар

1. SiC порошогун допинг технологиясы

SiC порошогун церий (Ce) менен легирлөө 4H-SiC сыяктуу бир политиптин өсүшүн турукташтыра алат. Практика көрсөткөндөй, Ce легирлөөсү төмөнкүлөрдү жасай алат:

• SiC кристаллдарынын өсүү темпин жогорулатуу;

• Кристаллдын багытын бир калыпта жана багытта өсүү үчүн жакшыртуу;

• Кирлерди жана кемчиликтерди азайтуу;

• Кристаллдын арткы дат басылышын басуу;

• Монокристаллдык түшүмдүүлүк ылдамдыгын жогорулатыңыз.

2. Октук жана радиалдык жылуулук градиенттерин башкаруу

Октук температура градиенттери кристаллдын политипине жана өсүү ылдамдыгына таасир этет. Өтө кичинекей градиент политиптин кошулмаларына жана буу фазасында материалдын ташылышынын азайышына алып келиши мүмкүн. Октук жана радиалдык градиенттерди оптималдаштыруу кристаллдын тез жана туруктуу өсүшү жана туруктуу сапаты үчүн абдан маанилүү.

3. Базалдык тегиздиктин дислокациясын (БТД) башкаруу технологиясы

BPDлер негизинен SiC кристаллдарындагы жылышуу чыңалуусунун критикалык босогодон ашып кетишинен улам пайда болот, бул тайгалануу системаларын активдештирет. BPDлер өсүү багытына перпендикуляр болгондуктан, алар адатта кристаллдардын өсүшү жана муздашы учурунда пайда болот. Ички чыңалууну минималдаштыруу BPD тыгыздыгын бир кыйла төмөндөтө алат.

4. Буу фазасынын курамынын катышын башкаруу

Буу фазасында көмүртек-кремний катышын жогорулатуу бир политиптин өсүшүн стимулдаштыруунун далилденген ыкмасы болуп саналат. Жогорку C/Si катышы макротепкичтердин топтолушун азайтып, үрөн кристаллынан беттик мурастоону сактап калат, ошону менен каалабаган политиптердин пайда болушун басат.

5. Стресссиз өсүү ыкмалары

Кристаллдын өсүшү учурундагы стресс ийри торчо тегиздиктерине, жаракаларга жана BPD тыгыздыгынын жогорулашына алып келиши мүмкүн. Бул кемчиликтер эпитаксиалдык катмарларга өтүп, түзмөктүн иштешине терс таасирин тийгизиши мүмкүн.

Ички кристаллдык стрессти азайтуунун бир нече стратегиялары төмөнкүлөрдү камтыйт:

• Тең салмактуулукка жакын өсүштү стимулдаштыруу үчүн жылуулук талаасынын бөлүштүрүлүшүн жана процесстин параметрлерин тууралоо;

• Кристаллдын механикалык чектөөсүз эркин өсүшүнө мүмкүндүк берүү үчүн тигельдин дизайнын оптималдаштыруу;

• Үрөн менен графиттин ортосундагы жылуулук кеңейүү дал келбестигин азайтуу үчүн үрөн кармагычтын конфигурациясын жакшыртуу, көбүнчө үрөн менен кармагычтын ортосунда 2 мм боштук калтыруу менен;

• Күйгүзүү процесстерин тазалоо, кристаллдын меш менен кошо муздашына мүмкүндүк берүү жана ички чыңалууну толугу менен жеңилдетүү үчүн температураны жана узактыкты тууралоо.

---

SiC кристаллдарын өстүрүү технологиясындагы тенденциялар

1. Чоңураак кристалл өлчөмдөрү
SiC монокристаллдарынын диаметрлери бир нече миллиметрден 6 дюймдук, 8 дюймдук жана ал тургай 12 дюймдук пластиналарга чейин көбөйдү. Чоңураак пластиналар өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатат жана чыгымдарды азайтат, ошол эле учурда жогорку кубаттуулуктагы түзмөктөрдүн талаптарын канааттандырат.

2. Кристаллдын жогорку сапаты
Жогорку сапаттагы SiC кристаллдары жогорку өндүрүмдүү түзмөктөр үчүн абдан маанилүү. Олуттуу жакшыртууларга карабастан, учурдагы кристаллдарда дагы эле микротүтүкчөлөр, дислокациялар жана кошулмалар сыяктуу кемчиликтер бар, мунун баары түзмөктүн иштешин жана ишенимдүүлүгүн начарлатышы мүмкүн.

3. Чыгымдарды азайтуу
SiC кристаллын өндүрүү дагы эле салыштырмалуу кымбат, бул кеңири жайылтууну чектейт. Өсүү процесстерин оптималдаштыруу, өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатуу жана чийки заттын баасын төмөндөтүү аркылуу чыгымдарды азайтуу рыноктук колдонмолорду кеңейтүү үчүн абдан маанилүү.

4. Акылдуу өндүрүш
Жасалма интеллект жана чоң маалымат технологияларынын өнүгүшү менен SiC кристаллдарынын өсүшү акылдуу, автоматташтырылган процесстерге карай жылууда. Сенсорлор жана башкаруу системалары өсүү шарттарын реалдуу убакыт режиминде көзөмөлдөп жана тууралай алат, бул процесстин туруктуулугун жана алдын ала айтууга мүмкүндүгүн жакшыртат. Маалыматтарды аналитикалоо процесстин параметрлерин жана кристаллдын сапатын андан ары оптималдаштыра алат.

Жогорку сапаттагы SiC монокристалл өстүрүү технологиясын иштеп чыгуу жарым өткөргүч материалдарды изилдөөдө негизги багыт болуп саналат. Технология өнүккөн сайын, кристалл өстүрүү ыкмалары өнүгүп жана жакшырып, жогорку температурадагы, жогорку жыштыктагы жана жогорку кубаттуулуктагы электрондук түзүлүштөрдө SiC колдонуу үчүн бекем негиз түзө берет.