SiCadunay mga kinaiya sa dako nga bandgap, taas nga thermal conductivity, taas nga critical breakdown field strength, ug taas nga electron saturation drift rate. Mahimo kini nga makatubag sa mga kinahanglanon sa aplikasyon ubos sa taas nga temperatura, taas nga presyur, taas nga frequency, ug taas nga mga kondisyon sa kuryente. Mahimo kini nga kaylap nga magamit sa mga bag-ong sakyanan sa enerhiya, photovoltaics, pagkontrol sa industriya, komunikasyon sa frequency sa radyo ug uban pang mga natad. Uban sa paspas nga pag-uswag sa mga may kalabutan nga industriya, ang merkado sa ikatulo nga henerasyon nga semiconductor nga girepresentahan sa silicon carbide nagdala sa mga bag-ong oportunidad.
Ang pagtubo sa kristal mao ang kinauyokan nga sumpay sa produksiyon sa silicon carbide substrate, ug ang kinauyokan nga kagamitan mao ang crystal growth furnace. Sama sa tradisyonal nga crystalline silicon-grade crystal growth furnaces, ang istruktura sa hurno dili kaayo komplikado. Kini gilangkoban sa lawas sa hurno, sistema sa pagpainit, mekanismo sa transmisyon sa coil, sistema sa pagkuha ug pagsukod sa vacuum, sistema sa agianan sa gas, sistema sa pagpabugnaw, sistema sa pagkontrol, ug uban pa. Ang thermal field ug mga kondisyon sa proseso mao ang nagtino sa mga importanteng timailhan sa kalidad, gidak-on, conductivity ug uban pang importanteng timailhan sa silicon carbide crystal.
Ⅰ. Mga kalisud sa teknolohiya sa pagtubo sa kristal nga silicon carbide
Taas kaayo ang temperatura sa pagtubo sa silicon carbide crystal ug dili kini mabantayan, busa ang pangunang kalisud anaa sa proseso mismo:
(1)Kalisud sa pagkontrol sa thermal fieldLisod ug dili makontrol ang pagmonitor sa sirado nga taas nga temperatura nga lungag. Dili sama sa tradisyonal nga silicon-based solution-pulled crystal growth equipment, nga adunay taas nga degree sa automation ug ang proseso sa pagtubo sa kristal mahimong maobserbahan, makontrol ug ma-adjust, ang silicon carbide crystals motubo sa sirado nga lugar sa taas nga temperatura nga palibot nga labaw sa 2,000°C, ug ang temperatura sa pagtubo kinahanglan nga tukma nga makontrol atol sa produksiyon, nga nagpalisod sa pagkontrol sa temperatura;
(2)Kalisod sa pagkontrol sa porma sa kristalAng mga micropipe, polymorphic inclusions, dislocations ug uban pang mga depekto dali nga mahitabo atol sa proseso sa pagtubo, ug kini makaapekto ug molambo sa usag usa. Ang mga micropipe (MP) mga through-type nga depekto nga adunay gidak-on nga pipila ka microns ngadto sa napulo ka microns, nga mga makamatay nga depekto sa mga device. Ang mga single crystals nga silicon carbide naglakip sa labaw sa 200 ka lain-laing mga porma sa kristal, apan pipila lang ka istruktura sa kristal (4H nga tipo) mao ang mga materyales nga semiconductor nga gikinahanglan alang sa produksiyon. Ang pagbag-o sa porma sa kristal dali nga mahitabo atol sa proseso sa pagtubo, nga moresulta sa mga depekto sa polymorphic inclusion. Busa, gikinahanglan ang tukma nga pagkontrol sa mga parameter sama sa silicon-carbon ratio, growth temperature gradient, crystal growth rate, ug gas flow pressure.
Dugang pa, adunay temperature gradient sa thermal field sa silicon carbide single crystal growth, nga mosangpot sa native internal stress ug sa resulta nga mga dislocation (basal plane dislocation BPD, screw dislocation TSD, edge dislocation TED) atol sa crystal growth process, sa ingon makaapekto sa kalidad ug performance sa sunod nga epitaxy ug mga device.
(3)Lisod nga pagkontrol sa dopingAng pagpasulod sa mga panggawas nga hugaw kinahanglan nga hugot nga kontrolado aron makakuha og konduktibong kristal nga adunay directional doping;
(4)Hinay nga rate sa pagtuboHinay kaayo ang pagtubo sa silicon carbide. Tradisyonalmga materyales nga silikon3 ka adlaw ra ang gikinahanglan aron motubo ngadto sa usa ka crystal rod, samtang ang silicon carbide crystal rods nagkinahanglan og 7 ka adlaw. Kini mosangpot sa natural nga mas ubos nga efficiency sa produksiyon sa silicon carbide ug limitado kaayo nga output.
Sa laing bahin, ang mga parametro sa pagtubo sa silicon carbide epitaxial hilabihan ka lisod, lakip na ang pagka-aircon sa kagamitan, ang kalig-on sa presyur sa gas sa reaction chamber, ang tukma nga pagkontrol sa oras sa pagpaila sa gas, ang katukma sa ratio sa gas, ug ang estrikto nga pagdumala sa temperatura sa deposition. Ilabi na, uban sa pag-uswag sa lebel sa resistensya sa boltahe sa device, ang kalisud sa pagkontrol sa mga core parameter sa epitaxial wafer misaka pag-ayo.
Dugang pa, uban sa pagsaka sa gibag-on sa epitaxial layer, ang unsaon pagkontrol sa pagkaparehas sa resistivity ug pagpakunhod sa defect density samtang gisiguro ang gibag-on nahimong laing dakong hagit. Sa electrified control system, gikinahanglan ang pag-integrate sa mga high-precision sensor ug actuator aron masiguro nga ang lain-laing mga parameter mahimong tukma ug lig-on nga ma-regulate. Sa samang higayon, ang pag-optimize sa control algorithm importante usab. Kinahanglan nga ma-adjust niini ang control strategy sa tinuod nga oras sumala sa feedback signal aron mohaom sa lain-laing mga pagbag-o sa...pagtubo sa epitaxial sa silicon carbideproseso.
Ⅱ. Ang mga nag-unang kalisud sa paghimo sa mga substrate sa silicon carbide:
1. Ang temperatura sa pagtubo labaw sa 2000℃, nga doble ang kataas kaysa sa silicon.
2. Gamay ra ang gibag-on sa crystal rod atol sa panahon sa pagtubo sa kristal, ug ang 2cm nga silicon carbide crystal rod motubo sulod sa 7 ka adlaw.
3. Taas ang mga kinahanglanon sa klase sa kristal, ug pipila ra ang single-crystal silicon carbide nga adunay istruktura sa kristal.
4. Taas ang pagkaguba sa pagputol, ug ang silicon carbide adunay taas kaayo nga katig-a.
Sa kinatibuk-an, ang mahal nga gasto sa oras ug komplikado nga teknolohiya sa pagproseso ang nagtino sa taas nga gasto sa mga substrate sa silicon carbide, nga naglimite sa aplikasyon sa silicon carbide.
III. Klasipikasyon sa mga hurno sa pagtubo sa kristal
Sumala sa lain-laing mga pamaagi sa pagpainit, ang mga crystal growth furnace mahimong bahinon sa induction type ug resistance type. Sa pagkakaron, kadaghanan sa mga kagamitan sa merkado kay induction type, nga adunay mga bentaha sa barato, simple nga istruktura, sayon nga pagmentinar ug taas nga thermal efficiency. Bisan pa, tungod sa electromagnetic induction effect, ang axial temperature ug radial temperature sa induction heating konektado, ug imposible nga tagdon ang gikusgon sa pagtubo sa kristal ug ang kalidad sa pagtubo sa kristal.
Ang resistance thermal field growth platform makakontrol sa axial temperature ug radial temperature sa tukmang paagi, nga makatabang sa pagtubo sa dagkong mga kristal ug makapauswag sa gikusgon sa pagtubo sa kristal. Usa kini sa mga solusyon para sa umaabot nga taas nga kalidad nga 8-pulgada nga silicon carbide crystal growth.
Pagtandi tali sa pamaagi sa induction ug pamaagi sa resistensya:
| Pamaagi sa induksiyon | Pamaagi sa resistensya | |
| Prinsipyo sa pagtrabaho | Ang induction heating usa ka pamaagi sa pagtambal sa kainit nga naggamit sa magnetic effect sa electric current aron makamugna og medyo taas nga densidad sa induced current sa ibabaw nga layer sa workpiece, dali nga gipainit kini sa austenite state, ug dayon dali nga gipabugnaw kini aron makakuha og martensitic structure. | Ang resistance heating naggamit sa kainit sa Joule nga namugna sa kuryente nga moagi sa konduktor isip tinubdan sa kainit. Mahimo kining bahinon sa duha ka kategoriya: indirect resistance heating (electric heating element o conductive medium) ug direct resistance heating. |
| Pagkontrol sa temperatura | Ang pamaagi sa induction nagpainit sa internal magnetic field pinaagi sa induction coil sa gawas sa crucible. Kusog ang pagpainit, apan layo ang distansya tali sa induction coil ug sa crucible, nagkatibulaag ang radiation area, ug lisod ang tukma nga pagkontrol sa kainit nga namugna sa crucible surface sa pinahigda nga direksyon. | Ang pamaagi sa resistensya nagbutang ug lahi nga heater, nga duol sa crucible. Pinaagi sa pag-adjust sa heater, ang temperatura sa ibabaw sa crucible mahimong mas tukma nga makontrol. |
| Pagtubo sa kristal nga dako ang gidak-on | Kon magdugang og daghang heating coil sa induction method thermal field structure, ang mga magnetic field mahimong mag-cross-interfere sa usag usa, nga moresulta sa magnetic field ug kainit nga dili dali nga maapod-apod sumala sa katuyoan sa disenyo, nga makaapekto sa epekto sa pagpainit ug pagtubo sa kristal. | Mas sayon ang pagdesinyo og multi-stage independent control heating system para sa resistance heating crystal growth equipment, ug gamay ra ang radial gradient sa equipment mismo, nga makatubag sa mga panginahanglan sa dagkong kristal nga pagtubo. |
| Siklo sa pagtubo sa kristal | Ang pagtubo sa kristal pinaagi sa induction mokabat ug mga 10 ka adlaw, ang annealing mokabat ug 10-15 ka adlaw, ug ang kinatibuk-ang siklo sa pagtubo kay 20-25 ka adlaw. | Ang siklo sa pagtubo sa kristal mga 5-7 ka adlaw, ug kini mahimong awtomatikong ma-anneal, ug ang temperatura hinayhinay nga moubos human sa pagkawala sa kuryente. |
| Konsumo sa enerhiya | Ang konsumo sa enerhiya sa pamaagi sa resistensya 2-3 ka pilo nga mas taas kaysa sa pamaagi sa induction. | |
| Lebel sa ani | Ang ani sa mga kristal nga gipatubo gamit ang resistance method crystal growth furnace mas miuswag kon itandi sa induction method crystal growth furnace. | |
Oras sa pag-post: Hunyo-24-2025