Кремний карбидинин монокристаллдарын өстүрүүнүн негизги ыкмаларына физикалык буу транспорту (PVT), үстүнкү үрөндүү эритмени өстүрүү (TSSG) жана жогорку температурадагы химиялык бууларды түшүрүү (HT-CVD) кирет.

Алардын арасында PVT ыкмасы салыштырмалуу жөнөкөй жабдууларды орнотуу, иштетүү жана башкаруу жеңил, ошондой эле төмөнкү жабдууларды жана эксплуатациялык чыгымдар үчүн өнөр жай өндүрүшүнүн негизги ыкмасы болуп калды.

---

PVT ыкмасын колдонуу менен SiC Crystal өсүшүнүн негизги техникалык пункттары

PVT ыкмасын колдонуу менен кремний карбидинин кристаллдарын өстүрүү үчүн, бир нече техникалык аспектилерди кылдаттык менен көзөмөлдөө керек:

1. Графит материалдарынын жылуулук талаасындагы тазалыгы
   Кристалл өсүү жылуулук талаасында колдонулган графит материалдары катуу тазалык талаптарына жооп бериши керек. Графит компоненттеринин курамында 5×10⁻⁶ден, ал эми жылуулоочу кийиздерде 10×10⁻⁶ден төмөн болушу керек. Тактап айтканда, бордун (B) жана алюминийдин (Al) ар бири 0,1×10⁻⁶ден төмөн болушу керек.

2. Уруктун кристаллынын туура полярдуулугу
   Эмпирикалык маалыматтар C-бети (0001) 4H-SiC кристаллдарын өстүрүүгө ылайыктуу экенин көрсөтүп турат, ал эми Si-бети (0001) 6H-SiC өсүшүнө ылайыктуу.

3. Off-Axis урук кристаллдарын колдонуу
   Осьтен сырткары уруктар өсүү симметриясын өзгөртө алат, кристалл кемчиликтерин азайтат жана кристаллдын сапатын жакшыртат.

4. Ишенимдүү урук кристалл байланыш техникасы
   Уруктун кристаллынын жана кармоочунун ортосундагы туура байланыш өсүү учурунда туруктуулук үчүн абдан маанилүү.

5. Өсүү интерфейсинин туруктуулугун сактоо
   Бүткүл кристалл өсүү циклинин ичинде өсүү интерфейси кристаллдын жогорку сапаттагы өнүгүүсүн камсыз кылуу үчүн туруктуу бойдон калууга тийиш.

 

---

SiC Crystal Growth негизги технологиялары

1. SiC Powder үчүн допинг технологиясы

Cerium (Ce) менен Doping SiC порошок, мисалы, 4H-SiC сыяктуу бир политиптин өсүшүн турукташтыра алат. Практика көрсөткөндөй, Ce-допинг:

• SiC кристаллдарынын өсүү темпин жогорулатуу;

• Бир калыпта жана багыттуу өсүш үчүн кристалл багытын жакшыртуу;

• кирлерди жана кемчиликтерди азайтуу;

• Кристаллдын арткы коррозиясын басат;

• монокристаллдын кирешелүүлүгүн жогорулатуу.

2. Октук жана радиалдык жылуулук градиенттерди башкаруу

Октук температура градиенттери кристаллдын политипине жана өсүү ылдамдыгына таасир этет. Өтө кичинекей градиент политиптин кошулмаларына жана буу фазасында материалды ташууну азайтууга алып келиши мүмкүн. Окиалдык жана радиалдык градиенттерди оптималдаштыруу ырааттуу сапаттагы кристаллдын тез жана туруктуу өсүшү үчүн абдан маанилүү.

3. Базалдык тегиздиктин дислокациясын (BPD) башкаруу технологиясы

BPDs негизинен SiC кристаллдарындагы критикалык чектен ашкан жылышуу стрессинен улам пайда болуп, тайгалануучу системаларды активдештирет. BPDs өсүү багытына перпендикуляр болгондуктан, алар, адатта, кристалл өсүшү жана муздатуу учурунда пайда болот. Ички стрессти азайтуу BPD тыгыздыгын кыйла азайтышы мүмкүн.

4. Буу фазасынын курамынын катышын көзөмөлдөө

Буу фазасында көмүртек-кремний катышын жогорулатуу бир политиптин өсүшүнө көмөк көрсөтүүнүн далилденген ыкмасы болуп саналат. Жогорку C/Si катышы макростаптык топтоону азайтат жана урук кристаллынан жер үстүндөгү тукум куучулукту сактап калат, ошентип керексиз политиптердин пайда болушун басат.

5. Төмөн стрессте өстүрүүнүн ыкмалары

Кристаллдын өсүшү учурундагы стресс ийри торчолорунун тегиздигине, жаракаларга жана BPD тыгыздыгынын жогору болушуна алып келиши мүмкүн. Бул кемчиликтер эпитаксиалдык катмарларга өтүп, аппараттын иштешине терс таасирин тийгизиши мүмкүн.

Ички кристаллдык стрессти азайтуу үчүн бир нече стратегиялар төмөнкүлөрдү камтыйт:

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

• Кристаллдын механикалык чектөөлөрсүз эркин өсүүсүнө мүмкүндүк берүү үчүн тигель дизайнын оптималдаштыруу;

• Жылытуу учурунда үрөн менен графиттин ортосундагы термикалык кеңейүүнүн дал келбестигин азайтуу үчүн үрөн кармоочунун конфигурациясын жакшыртуу, көбүнчө үрөн менен кармоочтун ортосунда 2 мм боштук калтыруу;

• Тазалоо процесстерин тазалоо, кристалды меш менен муздатууга мүмкүндүк берүү жана ички стресстен толук арылуу үчүн температураны жана узактыкты жөнгө салуу.

---

SiC Crystal Growth Technology тенденциялары

1. Чоң кристалл өлчөмдөрү
SiC монокристаллынын диаметрлери бир нече миллиметрден 6 дюймдук, 8 дюймдук, ал тургай 12 дюймдук пластинкаларга чейин көбөйдү. Чоңураак пластиналар өндүрүштүн эффективдүүлүгүн жогорулатат жана чыгымдарды азайтат, ошол эле учурда жогорку кубаттуулуктагы түзмөктүн колдонмолорунун талаптарын канааттандырат.

2. Жогорку кристалл сапаты
Жогорку сапаттагы SiC кристаллдары жогорку өндүрүмдүүлүктөгү аппараттар үчүн өтө зарыл. Олуттуу жакшырууларга карабастан, учурдагы кристаллдар дагы эле микротрубалар, дислокациялар жана аралашмалар сыяктуу кемчиликтерди көрсөтүп турат, алардын баары аппараттын иштешин жана ишенимдүүлүгүн начарлатышы мүмкүн.

3. Чыгымдарды азайтуу
SiC кристалл өндүрүшү дагы эле салыштырмалуу кымбат болуп, кеңири кабыл алууну чектейт. Оптимизацияланган өсүү процесстери аркылуу чыгымдарды азайтуу, өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатуу жана чийки заттын баасын төмөндөтүү рыноктук колдонмолорду кеңейтүү үчүн өтө маанилүү.

4. Акылдуу өндүрүш
Жасалма интеллект жана чоң маалымат технологияларындагы жетишкендиктер менен SiC кристаллынын өсүшү акылдуу, автоматташтырылган процесстерге карай жылып жатат. Сенсорлор жана башкаруу системалары реалдуу убакыт режиминде өсүү шарттарын көзөмөлдөп, тууралай алат, процесстин туруктуулугун жана алдын ала айтууну жакшыртат. Маалыматтын аналитикасы процесстин параметрлерин жана кристалл сапатын андан ары оптималдаштыра алат.

Жогорку сапаттагы SiC монокристаллдык өсүү технологиясын иштеп чыгуу жарым өткөргүч материалдарды изилдөөдө негизги багыт болуп саналат. Технология өнүккөн сайын, кристалл өстүрүүнүн ыкмалары өнүгө берет жана өркүндөтүлөт, бул жогорку температурадагы, жогорку жыштыктагы жана жогорку кубаттуулуктагы электрондук түзүлүштөрдөгү SiC тиркемелери үчүн бекем негиз болуп берет.