1. فناوری دوپینگ پودر کاربید سیلیکون
آلایش مقدار مناسبی از عنصر Ce در پودر کاربید سیلیکون میتواند به رشد پایدار شکل تک کریستالی 4H-SiC منجر شود. تجربیات عملی نشان داده است که آلایش عناصر Ce در مواد پودری میتواند سرعت رشد کریستالهای کاربید سیلیکون را افزایش دهد و باعث رشد سریعتر کریستالها شود. جهتگیری کاربید سیلیکون را میتوان کنترل کرد و جهت رشد کریستال را یکنواختتر و منظمتر کرد. از تولید ناخالصیها در کریستالها جلوگیری میکند، تشکیل نقصها را کاهش میدهد و دستیابی به کریستالهای تک کریستالی و کریستالهای با کیفیت بالا را آسانتر میکند. میتواند خوردگی در پشت کریستال را مهار کرده و سرعت تک کریستالی کریستال را افزایش دهد.
۲. فناوری کنترل گرادیان میدان دمایی محوری و شعاعی
گرادیان دمای محوری عمدتاً بر شکل رشد کریستال و راندمان رشد کریستال تأثیر میگذارد. گرادیان دمایی خیلی کم منجر به ظهور هتروکریستالها در طول فرآیند رشد کریستال میشود و همچنین بر سرعت انتقال مواد گازی تأثیر میگذارد و در نتیجه سرعت رشد کریستال کاهش مییابد. گرادیانهای دمایی محوری و شعاعی مناسب، رشد سریع کریستالهای SiC را تسهیل کرده و پایداری کیفیت کریستال را حفظ میکنند.
فناوری کنترل جابجایی صفحه پایه (BPD)
علت اصلی تشکیل نقص BPD این است که تنش برشی در کریستال از تنش برشی بحرانی بیشتر میشود.کریستال SiCکه منجر به فعال شدن سیستم لغزش میشود. از آنجا که BPD عمود بر جهت رشد کریستال است، عمدتاً در طول فرآیند رشد کریستال و فرآیند خنکسازی کریستال بعدی تولید میشود.
۴. فناوری تنظیم و کنترل نسبت اجزای فاز گاز
در فرآیند رشد کریستال، افزایش نسبت کربن-سیلیکون و نسبت اجزای فاز گازی در محیط رشد، اقدامی مؤثر برای دستیابی به رشد پایدار یک شکل کریستالی واحد است. از آنجا که نسبت بالای کربن-سیلیکون میتواند ادغام گام بزرگ را کاهش داده و وراثت اطلاعات رشد را روی سطح کریستال بذر حفظ کند، میتواند پلیمورفیسم را سرکوب کند.
5. فناوری کنترل کم استرس
در طول فرآیند رشد کریستال، وجود تنش میتواند باعث ایجاد صفحات کریستالی داخلی شود.سی سیخم شدن، منجر به کیفیت پایین کریستال و حتی ترک خوردن کریستال میشود. علاوه بر این، تنش زیاد میتواند منجر به افزایش نابجاییها در صفحه پایه ویفر شود. این نقصها میتوانند در طول فرآیند اپیتاکسی وارد لایه اپیتاکسی شوند و عملکرد دستگاه را در مرحله بعدی به طور جدی تحت تأثیر قرار دهند.
در اینجا چندین روش برای بهبود فرآیند کاهش تنش درون کریستال ارائه شده است:
۱. توزیع میدان دما و پارامترهای فرآیند را تنظیم کنید تا SiC single فعال شود.رشد کریستالتا در شرایطی که تا حد امکان به تعادل نزدیک باشد، پیش بروند.
۲. ساختار و شکل بوته را بهینه کنید تا کریستال تا حد امکان آزادانه و بدون هیچ محدودیتی رشد کند.
۳. در مورد تثبیت کریستال بذر، فرآیند تثبیت را اصلاح کنید تا اختلاف ضرایب انبساط حرارتی بین کریستال بذر و نگهدارنده گرافیت در حین گرمایش کاهش یابد و در نتیجه تنش داخلی درون تک کریستال 4H-SiC به حداقل برسد. یک رویکرد رایج، ایجاد فاصله ۲ میلیمتری بین کریستال بذر و نگهدارنده گرافیت است.
۴. فرآیند آنیل کریستال را با اجرای آنیل در کوره برای کریستال اصلاح کنید. دما و مدت زمان آنیل را تنظیم کنید تا تنش داخلی درون کریستال به طور کامل آزاد شود.
با نگاهی به آینده، فناوری آمادهسازی تک کریستال کاربید سیلیکون (SiC) با کیفیت بالا در چندین جهت کلیدی توسعه خواهد یافت:
۱. افزایش اندازه ویفر: قطر کریستال SiC از میلیمترهای اولیه به ویفرهای ۶، ۸ و حتی بزرگتر ۱۲ اینچی فعلی افزایش یافته است. تهیه کریستالهای SiC بزرگتر، راندمان تولید را افزایش، هزینهها را کاهش و نیازهای دستگاههای پرقدرت را برآورده میکند.
۲. بهبود کیفیت کریستال: کریستالهای SiC با کیفیت بالا برای دستگاههای با کارایی بالا بسیار مهم هستند. اگرچه پیشرفتهای قابل توجهی حاصل شده است، اما نقصهایی مانند میکروپایپها، دررفتگیها و ناخالصیها هنوز وجود دارند و بر عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه تأثیر میگذارند.
۳. کاهش هزینههای تولید: هزینه نسبتاً بالای تهیه کریستال SiC کاربرد آن را در برخی زمینهها محدود میکند. کاهش هزینه را میتوان با بهینهسازی فرآیندهای رشد، بهبود راندمان تولید و کاهش هزینههای مواد اولیه به دست آورد.
۴. پیادهسازی تولید هوشمند: با پیشرفت در هوش مصنوعی و کلانداده، فناوری رشد کریستال SiC به طور فزایندهای هوش را در بر خواهد گرفت. نظارت و کنترل در زمان واقعی از طریق حسگرها و سیستمهای کنترل خودکار، پایداری و کنترلپذیری فرآیند را افزایش میدهد. همزمان، استفاده از تجزیه و تحلیل کلانداده، دادههای رشد را بهینه میکند و در نتیجه کیفیت کریستال و راندمان تولید را بهبود میبخشد.
فناوری تهیه تک بلورهای کاربید سیلیکون با کیفیت بالا یکی از نقاط داغ فعلی در تحقیقات مواد نیمههادی است. با پیشرفت مداوم فناوری، فناوری رشد بلور کاربید سیلیکون به توسعه و بهبود خود ادامه خواهد داد و پایه محکمتری برای کاربرد کاربید سیلیکون در زمینههای دمای بالا، فرکانس بالا، توان بالا و سایر زمینهها فراهم میکند.
زمان ارسال: ۱۰ ژوئیه ۲۰۲۵