1. Tehnologija dopiranja prahom silicij-karbida
Dopiranje odgovarajuće količine Ce elementa u prahu silicijevog karbida može postići učinak stabilnog rasta monokristalnog oblika 4H-SiC. Praktično iskustvo pokazalo je da dopiranje Ce elemenata u praškastim materijalima može povećati brzinu rasta kristala silicijevog karbida, uzrokujući brži rast kristala. Orijentacija silicijevog karbida može se kontrolirati, čineći smjer rasta kristala ujednačenijim i pravilnijim. Sprječava stvaranje nečistoća u kristalima, smanjuje stvaranje defekata i olakšava dobivanje kristala monokristalnog oblika i visokokvalitetnih kristala. Može spriječiti koroziju na stražnjoj strani kristala i povećati brzinu stvaranja monokristala u kristalu.
2. Tehnologija kontrole gradijenta aksijalnog i radijalnog temperaturnog polja
Aksijalni temperaturni gradijent uglavnom utječe na oblik rasta kristala i učinkovitost rasta kristala. Premali temperaturni gradijent dovest će do pojave heterokristala tijekom procesa rasta kristala, a također će utjecati na brzinu transporta plinovitih tvari, što rezultira smanjenjem brzine rasta kristala. Odgovarajući aksijalni i radijalni temperaturni gradijenti olakšavaju brzi rast SiC kristala i održavaju stabilnost kvalitete kristala.
3. Tehnologija upravljanja dislokacijom bazne ravnine (BPD)
Glavni uzrok nastanka BPD defekata je taj što napon smicanja u kristalu premašuje kritični napon smicanjaSiC kristal, što dovodi do aktivacije kliznog sustava. Budući da je BPD okomit na smjer rasta kristala, uglavnom se proizvodi tijekom procesa rasta kristala i kasnijeg procesa hlađenja kristala.
4. Tehnologija regulacije i upravljanja omjerom komponenti plinske faze
U procesu rasta kristala, povećanje omjera ugljika i silicija te omjera komponenti plinovite faze u okruženju rasta učinkovita je mjera za postizanje stabilnog rasta monokristalnog oblika. Budući da visok omjer ugljika i silicija može smanjiti koalescenciju velikih koraka i održati nasljeđivanje informacija o rastu na površini kristalnog sjemena, može potisnuti polimorfizam.
5. Tehnologija kontrole niskog stresa
Tijekom procesa rasta kristala, prisutnost naprezanja može uzrokovati unutarnje kristalne ravnineSiCsavijati se, što rezultira lošom kvalitetom kristala, pa čak i pucanjem kristala. Štoviše, veliko naprezanje može dovesti do povećanja dislokacija u osnovnoj ravnini pločice. Ti defekti mogu ući u epitaksijalni sloj tijekom epitaksijalnog procesa, što ozbiljno utječe na performanse uređaja u kasnijoj fazi.
Evo nekoliko metoda za poboljšanje procesa smanjenja naprezanja unutar kristala:
1. Prilagodite raspodjelu temperaturnog polja i procesne parametre kako biste omogućili jednostruki SiCrast kristalanastaviti u uvjetima što bližim ravnoteži.
2. Optimizirajte strukturu i oblik lončića kako biste omogućili kristalu da raste što slobodnije u neograničenom stanju.
3. Što se tiče fiksiranja kristala sjemena, modificirajte postupak fiksiranja kako biste smanjili razliku u koeficijentima toplinskog širenja između kristala sjemena i držača grafita tijekom zagrijavanja, čime se minimizira unutarnje naprezanje unutar monokristala 4H-SiC. Uobičajeni pristup je ostaviti razmak od 2 mm između kristala sjemena i držača grafita.
4. Izmijenite proces žarenja kristala primjenom žarenja s hlađenjem u peći. Prilagodite temperaturu i trajanje žarenja kako biste potpuno oslobodili unutarnje naprezanje unutar kristala.
Gledajući u budućnost, tehnologija pripreme visokokvalitetnih monokristala silicijevog karbida (SiC) razvijat će se u nekoliko ključnih smjerova:
1. Povećanje veličine pločice: Promjer SiC kristala napredovao je od početnih milimetara do trenutnih pločica od 6 inča, 8 inča, pa čak i većih 12 inča. Priprema većih SiC kristala povećava učinkovitost proizvodnje, smanjuje troškove i zadovoljava zahtjeve uređaja velike snage.
2. Poboljšanje kvalitete kristala: Visokokvalitetni SiC kristali ključni su za visokoučinkovite uređaje. Iako je postignut značajan napredak, nedostaci poput mikrocjevčica, dislokacija i nečistoća i dalje postoje, utječući na performanse i pouzdanost uređaja.
3. Smanjenje troškova proizvodnje: Relativno visoki troškovi pripreme SiC kristala ograničavaju njegovu primjenu u određenim područjima. Smanjenje troškova može se postići optimizacijom procesa rasta, poboljšanjem učinkovitosti proizvodnje i smanjenjem troškova sirovina.
4. Implementacija inteligentne proizvodnje: S napretkom umjetne inteligencije i velikih podataka, tehnologija rasta SiC kristala sve će više prihvaćati inteligenciju. Praćenje i upravljanje u stvarnom vremenu putem senzora i automatiziranih sustava upravljanja poboljšavaju stabilnost i upravljivost procesa. Istovremeno, korištenje analitike velikih podataka optimizira podatke o rastu, čime se poboljšava kvaliteta kristala i učinkovitost proizvodnje.
Tehnologija pripreme visokokvalitetnih monokristala silicijevog karbida jedno je od trenutnih žarišta u istraživanju poluvodičkih materijala. S kontinuiranim napretkom tehnologije, tehnologija rasta kristala silicijevog karbida nastavit će se razvijati i poboljšavati, pružajući čvršću osnovu za primjenu silicijevog karbida u područjima visokih temperatura, visokih frekvencija, velike snage i drugim područjima.
Vrijeme objave: 10. srpnja 2025.