1. Technologie dopování práškem karbidu křemíku
Dopování vhodného množství prvku Ce v prášku karbidu křemíku může dosáhnout stabilního růstu monokrystalické formy 4H-SiC. Praktické zkušenosti ukázaly, že dopování prvků Ce v práškových materiálech může zvýšit rychlost růstu krystalů karbidu křemíku, což způsobí rychlejší růst krystalů. Orientaci karbidu křemíku lze řídit, čímž se směr růstu krystalů stává rovnoměrnějším a pravidelnějším. To zabraňuje tvorbě nečistot v krystalech, snižuje tvorbu defektů a usnadňuje získání krystalů v monokrystalické formě a vysoce kvalitních krystalů. Může inhibovat korozi na zadní straně krystalu a zvýšit rychlost monokrystalizace krystalu.
2. Technologie řízení gradientu axiálního a radiálního teplotního pole
Axiální teplotní gradient ovlivňuje hlavně formu růstu krystalů a jejich účinnost. Příliš malý teplotní gradient vede k výskytu heterokrystalů během procesu růstu krystalů a také ovlivňuje rychlost transportu plynných látek, což má za následek snížení rychlosti růstu krystalů. Vhodné axiální a radiální teplotní gradienty usnadňují rychlý růst krystalů SiC a udržují stabilitu kvality krystalů.
3. Technologie řízení dislokací v základní rovině (BPD)
Hlavní příčinou vzniku defektů BPD je, že smykové napětí v krystalu překračuje kritické smykové napětíKrystal SiC, což vede k aktivaci skluzového systému. Protože BPD je kolmá ke směru růstu krystalu, vzniká hlavně během procesu růstu krystalu a později během procesu ochlazování krystalu.
4. Technologie regulace a řízení poměru složek plynné fáze
V procesu růstu krystalů je zvýšení poměru uhlík-křemík a poměru složek plynné fáze v růstovém prostředí účinným opatřením k dosažení stabilního růstu monokrystalické formy. Protože vysoký poměr uhlík-křemík může snížit koalescenci velkých kroků a zachovat dědičnost růstové informace na povrchu semenného krystalu, může potlačit polymorfismus.
5. Technologie řízení s nízkým stresem
Během procesu růstu krystalů může přítomnost napětí způsobit, že vnitřní krystalové rovinySiCohýbat se, což má za následek špatnou kvalitu krystalu a dokonce i jeho praskání. Velké napětí může navíc vést ke zvýšení dislokací v základní rovině destičky. Tyto defekty se mohou během epitaxního procesu dostat do epitaxní vrstvy a v pozdější fázi vážně ovlivnit výkon zařízení.
Zde je několik metod, jak vylepšit proces snižování napětí v krystalu:
1. Upravte rozložení teplotního pole a procesní parametry tak, aby umožňovaly jednoduchý SiCrůst krystalůprobíhat za podmínek co nejblíže rovnováze.
2. Optimalizujte strukturu a tvar kelímku tak, aby krystal mohl co nejvolněji růst v neomezeném stavu.
3. Pokud jde o fixaci semenného krystalu, upravte proces fixace tak, aby se snížil rozdíl v koeficientech tepelné roztažnosti mezi semenným krystalem a grafitovým držákem během zahřívání, a tím se minimalizovalo vnitřní napětí v monokrystalu 4H-SiC. Běžným přístupem je ponechat 2mm mezeru mezi semenným krystalem a grafitovým držákem.
4. Upravte proces žíhání krystalu implementací žíhání v peci s chlazením. Upravte teplotu a dobu žíhání tak, aby se plně uvolnilo vnitřní pnutí v krystalu.
Technologie přípravy vysoce kvalitních monokrystalů karbidu křemíku (SiC) se bude do budoucna vyvíjet v několika klíčových směrech:
1. Zvětšení velikosti destiček: Průměr krystalů SiC se zvětšil z původních milimetrů na současné 6palcové, 8palcové a dokonce i větší 12palcové destičky. Příprava větších krystalů SiC zvyšuje efektivitu výroby, snižuje náklady a splňuje požadavky vysoce výkonných zařízení.
2. Zlepšení kvality krystalů: Vysoce kvalitní krystaly SiC jsou klíčové pro vysoce výkonná zařízení. Přestože bylo dosaženo významného pokroku, defekty, jako jsou mikrotrubice, dislokace a nečistoty, stále přetrvávají a ovlivňují výkon a spolehlivost zařízení.
3. Snížení výrobních nákladů: Relativně vysoké náklady na přípravu krystalů SiC omezují jeho použití v určitých oblastech. Snížení nákladů lze dosáhnout optimalizací růstových procesů, zlepšením efektivity výroby a snížením nákladů na suroviny.
4. Zavádění inteligentní výroby: S pokrokem v oblasti umělé inteligence a velkých dat bude technologie růstu krystalů SiC stále více využívat inteligenci. Monitorování a řízení v reálném čase pomocí senzorů a automatizovaných řídicích systémů zvyšuje stabilitu a ovladatelnost procesu. Současně využití analýzy velkých dat optimalizuje data o růstu, a tím zlepšuje kvalitu krystalů a efektivitu výroby.
Technologie přípravy vysoce kvalitních monokrystalů karbidu křemíku je jedním z aktuálních klíčových témat ve výzkumu polovodičových materiálů. S neustálým technologickým pokrokem se technologie růstu krystalů karbidu křemíku bude dále vyvíjet a zdokonalovat, což poskytne pevnější základ pro použití karbidu křemíku ve vysokoteplotních, vysokofrekvenčních, výkonových a dalších oblastech.
Čas zveřejnění: 10. července 2025