1. Tecnologia de dopatge en pols de carbur de silici
Dopar una quantitat adequada d'element Ce en pols de carbur de silici pot aconseguir l'efecte d'un creixement estable de la forma monocristallina de 4H-SiC. L'experiència pràctica ha demostrat que el dopatge d'elements Ce en materials en pols pot augmentar la taxa de creixement dels cristalls de carbur de silici, fent que els cristalls creixin més ràpidament. Es pot controlar l'orientació del carbur de silici, fent que la direcció de creixement del cristall sigui més uniforme i regular. Inhibeix la generació d'impureses en els cristalls, redueix la formació de defectes i facilita l'obtenció de cristalls en forma monocristallina i cristalls d'alta qualitat. Pot inhibir la corrosió a la part posterior del cristall i augmentar la velocitat monocristallina del cristall.
2. Tecnologia de control de gradient de camp de temperatura axial i radial
El gradient de temperatura axial afecta principalment la forma i l'eficiència del creixement del cristall. Un gradient de temperatura massa petit conduirà a l'aparició d'heterocristalls durant el procés de creixement del cristall i també afectarà la velocitat de transport de substàncies gasoses, resultant en una disminució de la velocitat de creixement del cristall. Els gradients de temperatura axials i radials adequats faciliten el creixement ràpid dels cristalls de SiC i mantenen l'estabilitat de la qualitat del cristall.
3. Tecnologia de control de dislocació del pla base (BPD)
La principal causa de la formació de defectes BPD és que la tensió de cisallament del cristall supera la tensió de cisallament crítica delcristall de SiC, cosa que porta a l'activació del sistema de lliscament. Com que la BPD és perpendicular a la direcció de creixement del cristall, es produeix principalment durant el procés de creixement del cristall i el posterior procés de refredament del cristall.
4. Tecnologia de regulació i control de la relació de components en fase gasosa
En el procés de creixement del cristall, augmentar la relació carboni-silici i la relació components en fase gasosa en l'entorn de creixement és una mesura eficaç per aconseguir un creixement estable d'una forma monocristallina. Com que una relació carboni-silici elevada pot reduir la coalescència a grans passos i mantenir l'herència de la informació de creixement a la superfície del cristall llavor, pot suprimir el polimorfisme.
5. Tecnologia de control de baixa tensió
Durant el procés de creixement del cristall, la presència d'estrès pot causar que els plans cristal·lins interns deSiCdoblegar-se, cosa que resulta en una mala qualitat del cristall i fins i tot en esquerdes. A més, una gran tensió pot provocar un augment de les dislocacions al pla base de l'oblea. Aquests defectes poden entrar a la capa epitaxial durant el procés epitaxial, afectant greument el rendiment del dispositiu en l'etapa posterior.
Aquí teniu diversos mètodes per millorar el procés de reducció de l'estrès dins del cristall:
1. Ajusteu la distribució del camp de temperatura i els paràmetres del procés per habilitar SiC úniccreixement de cristallsprocedir en condicions el més properes possible a l'equilibri.
2. Optimitzar l'estructura i la forma del gresol per permetre que el cristall creixi el més lliurement possible en un estat sense restriccions.
3. Pel que fa a la fixació del cristall de sembra, modifiqueu el procés de fixació per reduir la diferència en els coeficients d'expansió tèrmica entre el cristall de sembra i el suport de grafit durant l'escalfament, minimitzant així la tensió interna dins del monocristall 4H-SiC. Un enfocament comú és deixar un espai de 2 mm entre el cristall de sembra i el suport de grafit.
4. Modifiqueu el procés de recuit del cristall implementant un recuit refredat al forn. Ajusteu la temperatura i la durada del recuit per alliberar completament la tensió interna dins del cristall.
De cara al futur, la tecnologia de preparació de monocristalls de carbur de silici (SiC) d'alta qualitat es desenvoluparà en diverses direccions clau:
1. Ampliació de la mida de les oblies: el diàmetre del cristall de SiC ha progressat dels mil·límetres inicials a les oblies actuals de 6, 8 polzades i fins i tot 12 polzades més grans. La preparació de cristalls de SiC més grans millora l'eficiència de la producció, redueix els costos i satisfà les demandes dels dispositius d'alta potència.
2. Millora de la qualitat del cristall: els cristalls de SiC d'alta qualitat són crucials per als dispositius d'alt rendiment. Tot i que s'han fet progressos significatius, encara persisteixen defectes com ara microtubs, dislocacions i impureses, cosa que afecta el rendiment i la fiabilitat del dispositiu.
3. Reducció dels costos de producció: el cost relativament alt de la preparació de cristalls de SiC limita la seva aplicació en certs camps. La reducció de costos es pot aconseguir optimitzant els processos de creixement, millorant l'eficiència de la producció i reduint les despeses de matèries primeres.
4. Implementació de la fabricació intel·ligent: amb els avenços en la IA i el big data, la tecnologia de creixement de cristalls de SiC adoptarà cada cop més la intel·ligència. La monitorització i el control en temps real mitjançant sensors i sistemes de control automatitzats milloren l'estabilitat i la controlabilitat del procés. Alhora, l'aprofitament de l'anàlisi de big data optimitza les dades de creixement, millorant així la qualitat dels cristalls i l'eficiència de la producció.
La tecnologia de preparació de monocristalls de carbur de silici d'alta qualitat és un dels punts de referència actuals en la investigació de materials semiconductors. Amb l'avanç continu de la tecnologia, la tecnologia de creixement de cristalls de carbur de silici continuarà desenvolupant-se i millorant, proporcionant una base més sòlida per a l'aplicació del carbur de silici en camps d'alta temperatura, alta freqüència, alta potència i altres.
Data de publicació: 10 de juliol de 2025