SiChavas la karakterizaĵojn de granda bendbreĉo, alta varmokondukteco, alta kritika disfala kampoforto, kaj alta elektrona saturiĝa driftrapideco. Ĝi povas plenumi la aplikajn postulojn sub altaj temperaturoj, alta premo, alta frekvenco kaj alta potenco. Ĝi povas esti vaste uzata en novenergiaj veturiloj, fotovoltaiko, industria kontrolo, radiofrekvencaj komunikadoj kaj aliaj kampoj. Kun la rapida disvolviĝo de rilataj industrioj, la triageneracia duonkonduktaĵa merkato reprezentita de silicia karbido enkondukis novajn ŝancojn.
Kristala kresko estas la kerna ligo de la produktado de silicia karbida substrato, kaj la kerna ekipaĵo estas la kristala kreskoforno. Simile al tradiciaj kristalaj siliciaj kreskofornoj, la forna strukturo ne estas tre komplika. Ĝi konsistas ĉefe el la forna korpo, hejta sistemo, bobena transmisia mekanismo, vakua akira kaj mezura sistemo, gasa vojosistemo, malvarmiga sistemo, kontrola sistemo, ktp. La termika kampo kaj procezaj kondiĉoj determinas la ŝlosilajn indikilojn de la kvalito, grandeco, konduktiveco kaj aliaj ŝlosilaj indikiloj de la silicia karbida kristala kvalito, grandeco, konduktiveco kaj aliaj ŝlosilaj indikiloj.
Ⅰ. Malfacilaĵoj en kristalkreskiga teknologio de silicia karbido
La temperaturo de kresko de silicia karbido estas tre alta kaj ne povas esti monitorata, do la ĉefa malfacilaĵo kuŝas en la procezo mem:
(1)Malfacileco en kontrolado de la termika kampoLa monitorado de la fermita alt-temperatura kavaĵo estas malfacila kaj nekontrolebla. Male al la tradiciaj silicio-bazitaj solvaĵ-tiraj kristalkreskigaj ekipaĵoj, kiuj havas altan gradon de aŭtomatigo kaj la kristalkreskiga procezo povas esti observita, kontrolita kaj alĝustigita, siliciaj karbidaj kristaloj kreskas en fermita spaco en alt-temperatura medio super 2,000 °C, kaj la kreskotemperaturo devas esti precize kontrolita dum produktado, kio malfaciligas temperaturkontrolon;
(2)Malfacileco kontroli la kristalan formonMikrotuboj, polimorfaj inkludoj, dislokigoj kaj aliaj difektoj emas okazi dum la kreskoprocezo, kaj ili influas kaj evoluigas unu la alian. Mikrotuboj (MP) estas tra-tipaj difektoj kun grandeco de pluraj mikrometroj ĝis dekoj da mikrometroj, kiuj estas mortigaj difektoj de aparatoj. Unuopaj kristaloj de silicia karbido inkluzivas pli ol 200 malsamajn kristalformojn, sed nur kelkajn kristalstrukturojn (4H tipo) estas la duonkonduktaĵaj materialoj necesaj por produktado. Kristala formo-transformo emas okazi dum la kreskoprocezo, rezultante en polimorfaj inkluddifektoj. Tial necesas precize kontroli parametrojn kiel silicio-karbona proporcio, kreskotemperatura gradiento, kristala kreskorapideco kaj gasfluopremo.
Krome, ekzistas temperaturgradiento en la termika kampo de kresko de silicia karbido unu-kristala, kiu kondukas al denaska interna streĉo kaj la rezultaj delokigoj (baza ebena delokigo BPD, ŝraŭba delokigo TSD, randa delokigo TED) dum la kristala kreskoprocezo, tiel influante la kvaliton kaj rendimenton de posta epitaksio kaj aparatoj.
(3)Malfacila dopkontroloLa enkonduko de eksteraj malpuraĵoj devas esti strikte kontrolata por akiri konduktan kristalon kun direkta dopado;
(4)Malrapida kreskorapidecoLa kreskorapideco de siliciokarbido estas tre malrapida. Tradiciasilikonaj materialojbezonas nur 3 tagojn por kreski en kristalan bastoneton, dum kristalaj bastonetoj el silicia karbido bezonas 7 tagojn. Tio kondukas al nature pli malalta produktadefikeco de silicia karbido kaj tre limigita produktado.
Aliflanke, la parametroj de epitaksia kresko de silicia karbido estas ekstreme postulemaj, inkluzive de la hermetikeco de la ekipaĵo, la stabileco de la gaspremo en la reakcia ĉambro, la preciza kontrolo de la gasenkonduktempo, la precizeco de la gasproporcio, kaj la strikta administrado de la depozicia temperaturo. Aparte, kun la plibonigo de la eltena tensionivelo de la aparato, la malfacileco kontroli la kernajn parametrojn de la epitaksia oblato signife pliiĝis.
Krome, kun la pliiĝo de la dikeco de la epitaksia tavolo, kiel kontroli la homogenecon de la rezisteco kaj redukti la difektodensecon samtempe certigante la dikecon fariĝis alia grava defio. En la elektrigita kontrolsistemo, necesas integri altprecizajn sensilojn kaj aktuatorojn por certigi, ke diversaj parametroj povas esti precize kaj stabile reguligitaj. Samtempe, la optimumigo de la kontrola algoritmo ankaŭ estas decida. Ĝi devas povi adapti la kontrolan strategion en reala tempo laŭ la reagsignalo por adaptiĝi al diversaj ŝanĝoj en la...siliciokarbido epitaksa kreskoprocezo.
Ⅱ. La ĉefaj malfacilaĵoj en la fabrikado de substratoj el siliciokarbido:
1. La kreskotemperaturo estas super 2000℃, kio estas duoble pli alta ol tiu de silicio.
2. La dikeco de la kristala stango estas malgranda dum la kristala kreskoperiodo, kaj 2cm-a kristala stango el silicia karbido kreskas en 7 tagoj.
3. La postuloj pri kristalaj tipoj estas altaj, kaj ekzistas nur kelkaj unu-kristalaj siliciaj karbidoj kun kristalaj strukturoj.
4. La tranĉa eluziĝo estas alta, kaj la siliciokarbido havas ekstreme altan malmolecon.
Resumante, la multekosta tempokosto kaj kompleksa prilabora teknologio determinas la altan koston de siliciokarbidaj substratoj, kio limigas la aplikon de siliciokarbido.
III. Klasifiko de kristalkreskigaj fornoj
Laŭ malsamaj hejtometodoj, kristalkreskigaj fornoj povas esti dividitaj en induktajn kaj rezistancajn. Nuntempe, plej multaj ekipaĵoj sur la merkato estas induktaj, kiuj havas la avantaĝojn de malalta kosto, simpla strukturo, oportuna prizorgado kaj alta termika efikeco. Tamen, pro la elektromagneta induk-efiko, la aksa temperaturo kaj la radia temperaturo de indukta hejtado estas kunligitaj, kaj ne eblas konsideri kaj la kristalkreskigan rapidon kaj la kristalkreskigan kvaliton.
La kreskoplatformo per rezistanca termika kampo povas precize regi la aksan temperaturon kaj la radialan temperaturon respektive, kio favoras la kreskon de grand-grandaj kristaloj kaj plibonigas la kreskorapidecon de la kristalo. Ĝi estas unu el la solvoj por la estonta altkvalita 8-cola siliciokarbida kristalkresko.
Komparo inter induktometodo kaj rezistancmetodo:
| Indukta metodo | Rezistometodo | |
| Funkciprincipo | Indukta hejtado estas varmotraktada metodo, kiu uzas la magnetan efikon de elektra kurento por krei relative altan densecon de induktita kurento sur la surfaca tavolo de la laborpeco, rapide varmigas ĝin al la aŭstenita stato, kaj poste rapide malvarmigas ĝin por akiri martensitan strukturon. | Rezista hejtado uzas la Ĵulan varmon generitan de la kurento trairanta la konduktilon kiel varmofonton. Ĝi povas esti dividita en du kategoriojn: nerekta rezista hejtado (elektra hejtelemento aŭ kondukta medio) kaj rekta rezista hejtado. |
| Temperaturkontrolo | La indukmetodo varmigas la internan magnetan kampon per la indukbobeno ekster la krisolo. La varmigrapido estas rapida, sed la distanco inter la indukbobeno kaj la krisolo estas granda, la radia areo estas disigita, kaj malfacilas precize kontroli la varmogeneradon de la krisola surfaco en la horizontala direkto. | La rezistanca metodo uzas apartan hejtilon, kiu estas proksime al la krisolo. Per alĝustigo de la hejtilo, la temperaturo de la surfaco de la krisolo povas esti pli precize kontrolata. |
| Grandgranda kristala kresko | Kiam oni aldonas plurajn hejtigajn bobenojn al la strukturo de la termika kampa sistemo per la induktometodo, la magnetaj kampoj povas interkruciĝi, kio rezultas en tio, ke la magneta kampo kaj varmo ne facile distribuiĝas laŭ la dezajna celo, influante la hejtigan efikon kaj kristalan kreskon. | Estas pli facile desegni plurŝtupan sendependan regatan hejtadsistemon por rezistanchejta kristalkreska ekipaĵo, kaj la radia gradiento de la ekipaĵo mem estas malgranda, kio povas plenumi la bezonojn de grandgrandeca kristalkresko. |
| Kristala kreskociklo | La kristala kresko laŭ indukto daŭras ĉirkaŭ 10 tagojn, la kalcinado daŭras 10-15 tagojn, kaj la totala kreskociklo estas 20-25 tagoj. | La kristala kreskociklo daŭras ĉirkaŭ 5-7 tagojn, kaj ĝi povas esti kalcinigita aŭtomate, kaj la temperaturo malrapide falas post elektropaneo. |
| Energikonsumo | La energikonsumo de la rezistancmetodo estas 2-3 fojojn pli alta ol tiu de la induktometodo. | |
| Rendimentnivelo | La rendimento de kristaloj kreskigitaj per la rezistancmetodo de kristalkreskiga forno estas multe plibonigita kompare kun la induktometodo de kristalkreskiga forno | |
Afiŝtempo: 24-a de junio 2025