1. Tecnoloxía de dopaxe con po de carburo de silicio
Dopar unha cantidade axeitada de elemento Ce en po de carburo de silicio pode conseguir o efecto dun crecemento estable da forma monocristalina de 4H-SiC. A experiencia práctica demostrou que o dopado de elementos Ce en materiais en po pode aumentar a taxa de crecemento dos cristais de carburo de silicio, facendo que os cristais medren máis rápido. A orientación do carburo de silicio pódese controlar, facendo que a dirección de crecemento do cristal sexa máis uniforme e regular. Inhibe a xeración de impurezas nos cristais, reduce a formación de defectos e facilita a obtención de cristais en forma monocristalina e cristais de alta calidade. Pode inhibir a corrosión na parte traseira do cristal e aumentar a velocidade monocristalina do cristal.
2. Tecnoloxía de control de gradiente de campo de temperatura axial e radial
O gradiente de temperatura axial afecta principalmente á forma e á eficiencia do crecemento cristalino. Un gradiente de temperatura demasiado pequeno levará á aparición de heterocristais durante o proceso de crecemento cristalino e tamén afectará á velocidade de transporte de substancias gasosas, o que resultará nunha diminución da velocidade de crecemento cristalino. Os gradientes de temperatura axiais e radiais axeitados facilitan o crecemento rápido dos cristais de SiC e manteñen a estabilidade da calidade cristalina.
3. Tecnoloxía de control de dislocación do plano base (BPD)
A principal causa da formación de defectos BPD é que a tensión de cizallamento no cristal supera a tensión de cizallamento crítica do cristal.cristal de SiC, o que leva á activación do sistema de deslizamento. Dado que a BPD é perpendicular á dirección de crecemento do cristal, prodúcese principalmente durante o proceso de crecemento do cristal e o posterior proceso de arrefriamento do cristal.
4. Tecnoloxía de regulación e control da proporción de compoñentes en fase gasosa
No proceso de crecemento cristalino, aumentar a proporción carbono-silicio e a proporción de compoñentes en fase gasosa no ambiente de crecemento é unha medida eficaz para lograr un crecemento estable dunha forma monocristalina. Dado que unha alta proporción carbono-silicio pode reducir a coalescencia de grandes pasos e manter a herdanza da información de crecemento na superficie do cristal semente, pode suprimir o polimorfismo.
5. Tecnoloxía de control de baixa tensión
Durante o proceso de crecemento do cristal, a presenza de tensión pode causar que os planos cristalinos internos deSiCdobrarse, o que resulta nunha mala calidade do cristal e mesmo no seu rachado. Ademais, unha gran tensión pode levar a un aumento das dislocacións no plano base da oblea. Estes defectos poden entrar na capa epitaxial durante o proceso epitaxial, afectando gravemente o rendemento do dispositivo na fase posterior.
Aquí tes varios métodos para mellorar o proceso de redución da tensión dentro do cristal:
1. Axuste a distribución do campo de temperatura e os parámetros do proceso para permitir a unidade única de SiCcrecemento de cristaisproceder en condicións o máis próximas posible ao equilibrio.
2. Optimizar a estrutura e a forma do crisol para permitir que o cristal medre o máis libremente posible nun estado sen restricións.
3. En canto á fixación do cristal semente, modifique o proceso de fixación para reducir a diferenza nos coeficientes de expansión térmica entre o cristal semente e o soporte de grafito durante o quecemento, minimizando así a tensión interna dentro do monocristal 4H-SiC. Un enfoque común é deixar un espazo de 2 mm entre o cristal semente e o soporte de grafito.
4. Modificar o proceso de recocido do cristal implementando un recocido arrefriado en forno para o cristal. Axustar a temperatura e a duración do recocido para liberar completamente a tensión interna dentro do cristal.
De cara ao futuro, a tecnoloxía de preparación de monocristais de carburo de silicio (SiC) de alta calidade desenvolverase en varias direccións clave:
1. Ampliación do tamaño das obleas: o diámetro do cristal de SiC progresou dos milímetros iniciais ás obleas actuais de 6 polgadas, 8 polgadas e incluso 12 polgadas máis grandes. A preparación de cristais de SiC máis grandes mellora a eficiencia da produción, reduce os custos e satisfai as demandas dos dispositivos de alta potencia.
2. Mellora da calidade dos cristais: os cristais de SiC de alta calidade son cruciais para os dispositivos de alto rendemento. Aínda que se fixeron progresos significativos, aínda persisten defectos como microtubos, dislocacións e impurezas, o que afecta o rendemento e a fiabilidade dos dispositivos.
3. Redución dos custos de produción: o custo relativamente elevado da preparación de cristais de SiC limita a súa aplicación en certos campos. A redución de custos pódese conseguir optimizando os procesos de crecemento, mellorando a eficiencia da produción e reducindo os gastos en materias primas.
4. Implementación da fabricación intelixente: cos avances na IA e no big data, a tecnoloxía de crecemento de cristais de SiC adoptará cada vez máis a intelixencia. A monitorización e o control en tempo real mediante sensores e sistemas de control automatizados melloran a estabilidade e a controlabilidade do proceso. Ao mesmo tempo, o aproveitamento da análise de big data optimiza os datos de crecemento, mellorando así a calidade dos cristais e a eficiencia da produción.
A tecnoloxía de preparación de monocristais de carburo de silicio de alta calidade é un dos puntos candentes actuais na investigación de materiais semicondutores. Co avance continuo da tecnoloxía, a tecnoloxía de crecemento de cristais de carburo de silicio continuará a desenvolverse e mellorar, proporcionando unha base máis sólida para a aplicación do carburo de silicio en campos de alta temperatura, alta frecuencia, alta potencia e outros.
Data de publicación: 10 de xullo de 2025