1. Dopingteknologi til siliciumcarbidpulver
Dotering af en passende mængde Ce-element i siliciumcarbidpulver kan opnå en stabil vækst af enkeltkrystalformen af 4H-SiC. Praktisk erfaring har vist, at dotering af Ce-elementer i pulvermaterialer kan øge væksthastigheden af siliciumcarbidkrystaller, hvilket får krystallerne til at vokse hurtigere. Orienteringen af siliciumcarbid kan kontrolleres, hvilket gør krystallernes vækstretning mere ensartet og regelmæssig. Det hæmmer dannelsen af urenheder i krystaller, reducerer dannelsen af defekter og gør det lettere at opnå enkeltkrystalformede krystaller og krystaller af høj kvalitet. Det kan hæmme korrosion på krystallens bagside og øge krystallens enkeltkrystalhastighed.
2. Aksial og radial temperaturfeltgradientstyringsteknologi
Den aksiale temperaturgradient påvirker primært krystalvækstformen og krystalvæksteffektiviteten. En for lille temperaturgradient vil føre til fremkomsten af heterokrystaller under krystalvækstprocessen og også påvirke transporthastigheden af gasformige stoffer, hvilket resulterer i et fald i krystalvæksthastigheden. Passende aksiale og radiale temperaturgradienter fremmer den hurtige vækst af SiC-krystaller og opretholder stabiliteten af krystalkvaliteten.
3. Basisplanforskydningskontrolteknologi (BPD)
Hovedårsagen til BPD-defektdannelse er, at forskydningsspændingen i krystallen overstiger den kritiske forskydningsspænding afSiC-krystal, hvilket fører til aktivering af slip-systemet. Da BPD er vinkelret på krystalvækstretningen, produceres det hovedsageligt under krystalvækstprocessen og den senere krystalafkølingsproces.
4. Regulerings- og styringsteknologi for gasfasekomponentforhold
I krystalvækstprocessen er en forøgelse af kulstof-silicium-forholdet og gasfasekomponentforholdet i vækstmiljøet en effektiv foranstaltning til at opnå stabil vækst af en enkeltkrystalform. Fordi et højt kulstof-silicium-forhold kan reducere koalescens i store trin og opretholde nedarvningen af vækstinformation på podekrystaloverfladen, kan det undertrykke polymorfi.
5. Lavspændingskontrolteknologi
Under krystalvækstprocessen kan tilstedeværelsen af stress forårsage, at de indre krystalplanerSiCat bøje, hvilket resulterer i dårlig krystalkvalitet og endda revnedannelse. Desuden kan stor belastning føre til en stigning i forskydninger i waferens basisplan. Disse defekter kan trænge ind i det epitaksiale lag under den epitaksiale proces, hvilket alvorligt påvirker enhedens ydeevne i det senere stadie.
Her er flere metoder til at forbedre processen med at reducere stress i krystallen:
1. Juster temperaturfeltfordelingen og procesparametrene for at aktivere SiC-enkeltkrystalvækstat fortsætte under forhold så tæt på ligevægt som muligt.
2. Optimer digelens struktur og form, så krystallen kan vokse så frit som muligt i en ubegrænset tilstand.
3. Med hensyn til fiksering af kimkrystallen skal fikseringsprocessen modificeres for at reducere forskellen i termiske udvidelseskoefficienter mellem kimkrystallen og grafitholderen under opvarmning, hvorved den indre spænding i 4H-SiC-enkeltkrystallen minimeres. En almindelig fremgangsmåde er at efterlade et mellemrum på 2 mm mellem kimkrystallen og grafitholderen.
4. Modificer krystaludglødningsprocessen ved at implementere ovnkølet udglødning af krystallen. Juster udglødningstemperaturen og -varigheden for fuldt ud at frigive den indre spænding i krystallen.
Fremadrettet vil teknologien til fremstilling af enkeltkrystal af siliciumcarbid (SiC) af høj kvalitet udvikle sig i flere nøgleretninger:
1. Opskalering af waferstørrelse: SiC-krystaldiameteren er gået fra de oprindelige millimeter til de nuværende 6-tommer, 8-tommer og endda større 12-tommer wafere. Fremstilling af større SiC-krystaller forbedrer produktionseffektiviteten, reducerer omkostningerne og opfylder kravene fra højtydende enheder.
2. Forbedring af krystalkvaliteten: SiC-krystaller af høj kvalitet er afgørende for højtydende enheder. Selvom der er gjort betydelige fremskridt, er der stadig defekter som mikrorør, forskydninger og urenheder, hvilket påvirker enhedernes ydeevne og pålidelighed.
3. Reduktion af produktionsomkostninger: De relativt høje omkostninger ved fremstilling af SiC-krystaller begrænser deres anvendelse inden for visse områder. Omkostningsreduktion kan opnås ved at optimere vækstprocesser, forbedre produktionseffektiviteten og sænke råvareomkostningerne.
4. Implementering af intelligent produktion: Med fremskridt inden for kunstig intelligens og big data vil SiC-krystalvækstteknologi i stigende grad omfatte intelligens. Overvågning og kontrol i realtid via sensorer og automatiserede kontrolsystemer forbedrer processtabilitet og kontrollerbarhed. Samtidig optimerer udnyttelsen af big data-analyser vækstdata og forbedrer dermed krystalkvaliteten og produktionseffektiviteten.
Fremstillingsteknologien til enkeltkrystaller af siliciumcarbid af høj kvalitet er et af de nuværende hotspots inden for forskning i halvledermaterialer. Med den kontinuerlige teknologiske udvikling vil siliciumcarbidkrystalvækstteknologien fortsætte med at udvikle sig og forbedres, hvilket giver et mere solidt fundament for anvendelsen af siliciumcarbid inden for højtemperatur-, højfrekvens-, højeffekt- og andre områder.
Opslagstidspunkt: 10. juli 2025