1. Teknologi doping bubuk silikon karbida
Penambahan unsur Ce dalam jumlah yang tepat pada bubuk silikon karbida dapat menghasilkan efek pertumbuhan stabil bentuk kristal tunggal 4H-SiC. Pengalaman praktis menunjukkan bahwa penambahan unsur Ce pada material bubuk dapat meningkatkan laju pertumbuhan kristal silikon karbida, sehingga kristal tumbuh lebih cepat. Orientasi silikon karbida dapat dikontrol, membuat arah pertumbuhan kristal lebih seragam dan teratur. Hal ini menghambat pembentukan pengotor dalam kristal, mengurangi pembentukan cacat, dan mempermudah perolehan kristal tunggal dan kristal berkualitas tinggi. Selain itu, penambahan unsur Ce dapat menghambat korosi pada bagian belakang kristal dan meningkatkan laju pembentukan kristal tunggal.
2. Teknologi kontrol gradien medan suhu aksial dan radial
Gradien suhu aksial terutama memengaruhi bentuk pertumbuhan kristal dan efisiensi pertumbuhan kristal. Gradien suhu yang terlalu kecil akan menyebabkan munculnya heterokristal selama proses pertumbuhan kristal dan juga memengaruhi laju transportasi zat gas, sehingga mengakibatkan penurunan laju pertumbuhan kristal. Gradien suhu aksial dan radial yang tepat memfasilitasi pertumbuhan kristal SiC yang cepat dan menjaga stabilitas kualitas kristal.
3. Teknologi pengendalian dislokasi bidang dasar (BPD)
Penyebab utama pembentukan cacat BPD adalah tegangan geser dalam kristal melebihi tegangan geser kritis.Kristal SiC, yang menyebabkan aktivasi sistem slip. Karena BPD tegak lurus terhadap arah pertumbuhan kristal, BPD terutama dihasilkan selama proses pertumbuhan kristal dan proses pendinginan kristal selanjutnya.
4. Teknologi pengaturan dan pengendalian rasio komponen fase gas
Dalam proses pertumbuhan kristal, peningkatan rasio karbon-silikon dan rasio komponen fase gas dalam lingkungan pertumbuhan merupakan langkah efektif untuk mencapai pertumbuhan stabil bentuk kristal tunggal. Karena rasio karbon-silikon yang tinggi dapat mengurangi penggabungan langkah besar dan mempertahankan pewarisan informasi pertumbuhan pada permukaan kristal benih, hal ini dapat menekan polimorfisme.
5. Teknologi kontrol dengan tingkat stres rendah
Selama proses pertumbuhan kristal, adanya tegangan dapat menyebabkan bidang kristal internalSiCTegangan yang besar dapat menyebabkan pembengkokan, yang mengakibatkan kualitas kristal yang buruk dan bahkan keretakan kristal. Selain itu, tegangan yang besar dapat menyebabkan peningkatan dislokasi pada bidang dasar wafer. Cacat ini dapat memasuki lapisan epitaksial selama proses epitaksial, yang secara serius memengaruhi kinerja perangkat pada tahap selanjutnya.
Berikut beberapa metode untuk meningkatkan proses pengurangan tegangan di dalam kristal:
1. Sesuaikan distribusi medan suhu dan parameter proses untuk memungkinkan pembentukan SiC tunggal.pertumbuhan kristaluntuk melanjutkan proses dalam kondisi yang sedekat mungkin dengan keseimbangan.
2. Optimalkan struktur dan bentuk wadah agar kristal dapat tumbuh sebebas mungkin dalam keadaan tanpa hambatan.
3. Mengenai fiksasi kristal benih, modifikasi proses fiksasi untuk mengurangi perbedaan koefisien ekspansi termal antara kristal benih dan penahan grafit selama pemanasan, sehingga meminimalkan tegangan internal dalam kristal tunggal 4H-SiC. Pendekatan umum adalah dengan menyisakan celah 2 mm antara kristal benih dan penahan grafit.
4. Modifikasi proses anil kristal dengan menerapkan anil berpendingin tungku untuk kristal tersebut. Sesuaikan suhu dan durasi anil untuk sepenuhnya melepaskan tegangan internal di dalam kristal.
Ke depan, teknologi pembuatan kristal tunggal silikon karbida (SiC) berkualitas tinggi akan berkembang ke beberapa arah utama:
1. Peningkatan ukuran wafer: Diameter kristal SiC telah berkembang dari milimeter awal menjadi wafer 6 inci, 8 inci, dan bahkan lebih besar lagi yaitu 12 inci. Mempersiapkan kristal SiC yang lebih besar meningkatkan efisiensi produksi, mengurangi biaya, dan memenuhi tuntutan perangkat daya tinggi.
2. Meningkatkan kualitas kristal: Kristal SiC berkualitas tinggi sangat penting untuk perangkat berkinerja tinggi. Meskipun kemajuan signifikan telah dicapai, cacat seperti mikropipa, dislokasi, dan pengotor masih tetap ada, yang berdampak pada kinerja dan keandalan perangkat.
3. Mengurangi biaya produksi: Biaya pembuatan kristal SiC yang relatif tinggi membatasi penerapannya di bidang-bidang tertentu. Pengurangan biaya dapat dicapai dengan mengoptimalkan proses pertumbuhan, meningkatkan efisiensi produksi, dan menurunkan biaya bahan baku.
4. Menerapkan manufaktur cerdas: Dengan kemajuan AI dan big data, teknologi pertumbuhan kristal SiC akan semakin mengadopsi kecerdasan. Pemantauan dan pengendalian secara real-time melalui sensor dan sistem kontrol otomatis meningkatkan stabilitas dan kemampuan pengendalian proses. Bersamaan dengan itu, pemanfaatan analitik big data mengoptimalkan data pertumbuhan, sehingga meningkatkan kualitas kristal dan efisiensi produksi.
Teknologi pembuatan kristal tunggal silikon karbida berkualitas tinggi merupakan salah satu topik penelitian yang paling diminati saat ini di bidang material semikonduktor. Dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan, teknologi pertumbuhan kristal silikon karbida akan terus berkembang dan meningkat, memberikan landasan yang lebih kokoh untuk penerapan silikon karbida di bidang suhu tinggi, frekuensi tinggi, daya tinggi, dan bidang lainnya.
Waktu posting: 10 Juli 2025