SiCnduweni ciri-ciri celah pita gedhe, konduktivitas termal sing dhuwur, kekuatan medan kerusakan kritis sing dhuwur, lan tingkat hanyutan saturasi elektron sing dhuwur. Iki bisa nyukupi syarat aplikasi ing suhu dhuwur, tekanan dhuwur, frekuensi dhuwur, lan kondisi daya dhuwur. Iki bisa digunakake sacara wiyar ing kendaraan energi anyar, fotovoltaik, kontrol industri, komunikasi frekuensi radio lan bidang liyane. Kanthi perkembangan industri sing gegandhengan kanthi cepet, pasar semikonduktor generasi katelu sing diwakili dening silikon karbida wis nggawa kesempatan anyar.
Pertumbuhan kristal minangka inti saka produksi substrat silikon karbida, lan peralatan intine yaiku tungku pertumbuhan kristal. Kaya tungku pertumbuhan kristal kelas silikon kristal tradisional, struktur tungku ora rumit banget. Iki utamane kasusun saka awak tungku, sistem pemanas, mekanisme transmisi koil, sistem akuisisi lan pangukuran vakum, sistem jalur gas, sistem pendingin, sistem kontrol, lan liya-liyane. Medan termal lan kahanan proses nemtokake indikator utama kualitas kristal silikon karbida, ukuran, konduktivitas lan indikator utama liyane.
Ⅰ. Kesulitan ing teknologi pertumbuhan kristal silikon karbida
Suhu tuwuhing kristal silikon karbida dhuwur banget lan ora bisa dipantau, mula kangelan utama ana ing proses kasebut dhewe:
(1)Kesulitan ngontrol medan termalPemantauan rongga suhu dhuwur sing ditutup iku angel lan ora bisa dikendhaleni. Ora kaya peralatan pertumbuhan kristal sing ditarik larutan berbasis silikon tradisional, sing nduweni otomatisasi tingkat dhuwur lan proses pertumbuhan kristal bisa diamati, dikontrol, lan diatur, kristal silikon karbida tuwuh ing ruang tertutup ing lingkungan suhu dhuwur ing ndhuwur 2.000°C, lan suhu pertumbuhan kudu dikontrol kanthi tepat sajrone produksi, sing ndadekake kontrol suhu dadi angel;
(2)Kesulitan ngontrol wujud kristalMikropipa, inklusi polimorfik, dislokasi, lan cacat liyane rentan kedadeyan sajrone proses pertumbuhan, lan padha saling mengaruhi lan berkembang. Mikropipa (MP) minangka cacat tipe tembus kanthi ukuran sawetara mikron nganti puluhan mikron, sing minangka cacat utama piranti. Kristal tunggal silikon karbida kalebu luwih saka 200 bentuk kristal sing beda, nanging mung sawetara struktur kristal (Tipe 4H) minangka bahan semikonduktor sing dibutuhake kanggo produksi. Transformasi bentuk kristal rentan kedadeyan sajrone proses pertumbuhan, sing nyebabake cacat inklusi polimorfik. Mulane, perlu kanggo ngontrol parameter kanthi akurat kayata rasio silikon-karbon, gradien suhu pertumbuhan, laju pertumbuhan kristal, lan tekanan aliran gas.
Kajaba iku, ana gradien suhu ing medan termal pertumbuhan kristal tunggal silikon karbida, sing nyebabake stres internal asli lan dislokasi sing diasilake (dislokasi bidang basal BPD, dislokasi sekrup TSD, dislokasi pinggiran TED) sajrone proses pertumbuhan kristal, saengga mengaruhi kualitas lan kinerja epitaksi lan piranti sabanjure.
(3)Kontrol doping sing angelPambukaan rereged njaba kudu dikontrol kanthi ketat kanggo entuk kristal konduktif kanthi doping arah;
(4)Tingkat pertumbuhan alonTingkat pertumbuhan silikon karbida alon banget. Tradisionalbahan silikonmung butuh 3 dina kanggo thukul dadi batang kristal, dene batang kristal silikon karbida butuh 7 dina. Iki nyebabake efisiensi produksi silikon karbida sing luwih murah lan output sing winates banget.
Ing sisih liya, parameter pertumbuhan epitaksial silikon karbida pancen nuntut banget, kalebu kedap udara peralatan, stabilitas tekanan gas ing ruang reaksi, kontrol wektu introduksi gas sing tepat, akurasi rasio gas, lan manajemen suhu deposisi sing ketat. Utamane, kanthi peningkatan tingkat voltase tahan piranti, kangelan ngontrol parameter inti wafer epitaksial saya tambah akeh.
Kajaba iku, kanthi tambahing kekandelan lapisan epitaksial, kepiye carane ngontrol keseragaman resistivitas lan nyuda kapadhetan cacat nalika njamin kekandelan wis dadi tantangan utama liyane. Ing sistem kontrol listrik, perlu kanggo nggabungake sensor lan aktuator presisi dhuwur kanggo mesthekake yen macem-macem parameter bisa diatur kanthi akurat lan stabil. Ing wektu sing padha, optimalisasi algoritma kontrol uga penting banget. Kudu bisa nyetel strategi kontrol kanthi wektu nyata miturut sinyal umpan balik kanggo adaptasi karo macem-macem owah-owahan ingpertumbuhan epitaksial silikon karbidaproses.
Ⅱ. Kesulitan utama ing pabrikasi substrat silikon karbida:
1. Suhu pertumbuhane luwih saka 2000℃, sing kaping pindho luwih dhuwur tinimbang silikon.
2. Kekandelan batang kristal cilik sajrone periode pertumbuhan kristal, lan batang kristal silikon karbida 2cm tuwuh sajrone 7 dina.
3. Syarat jinis kristal dhuwur, lan mung ana sawetara silikon karbida kristal tunggal kanthi struktur kristal.
4. Keausan pemotongan dhuwur, lan silikon karbida nduweni atose sing dhuwur banget.
Ringkesane, biaya wektu sing larang lan teknologi pangolahan sing rumit nemtokake biaya substrat silikon karbida sing dhuwur, sing mbatesi aplikasi silikon karbida.
III. Klasifikasi tungku pertumbuhan kristal
Miturut macem-macem cara pemanasan, tungku pertumbuhan kristal bisa dipérang dadi jinis induksi lan jinis resistensi. Saiki, umume peralatan ing pasar yaiku jinis induksi, sing nduweni kaluwihan biaya murah, struktur sing prasaja, perawatan sing trep lan efisiensi termal sing dhuwur. Nanging, amarga efek induksi elektromagnetik, suhu aksial lan suhu radial pemanasan induksi digandhengake, lan ora mungkin kanggo nggatekake kecepatan pertumbuhan kristal lan kualitas pertumbuhan kristal.
Platform pertumbuhan medan termal resistensi bisa ngontrol suhu aksial lan suhu radial kanthi akurat, sing kondusif kanggo pertumbuhan kristal ukuran gedhe lan ningkatake tingkat pertumbuhan kristal. Iki minangka salah sawijining solusi kanggo pertumbuhan kristal silikon karbida 8 inci sing berkualitas tinggi ing mangsa ngarep.
Perbandingan antarane metode induksi lan metode resistensi:
| Metode induksi | Metode resistensi | |
| Prinsip kerja | Pemanasan induksi minangka metode perawatan panas sing nggunakake efek magnetik arus listrik kanggo nggawe kapadhetan arus induksi sing relatif dhuwur ing lapisan permukaan benda kerja, kanthi cepet dipanasake menyang kahanan austenit, banjur kanthi cepet didinginkan kanggo entuk struktur martensitik. | Pemanasan resistensi nggunakake panas Joule sing diasilake dening arus sing ngliwati konduktor minangka sumber panas. Iki bisa dipérang dadi rong kategori: pemanasan resistensi ora langsung (elemen pemanas listrik utawa medium konduktif) lan pemanasan resistensi langsung. |
| Kontrol suhu | Cara induksi manasi medan magnet internal liwat koil induksi ing njaba wadah. Kacepetan pemanasane cepet, nanging jarak antarane koil induksi lan wadah adoh, area radiasi kasebar, lan angel ngontrol kanthi akurat generasi panas permukaan wadah ing arah horisontal. | Cara resistensi nyetel pemanas sing kapisah, sing cedhak karo wadah. Kanthi nyetel pemanas, suhu permukaan wadah bisa dikontrol kanthi luwih akurat. |
| Pertumbuhan kristal ukuran gedhe | Nalika nambahake pirang-pirang koil pemanas menyang struktur medan termal metode induksi, medan magnet bisa saling ngganggu, sing nyebabake medan magnet lan panas ora gampang disebarake miturut tujuan desain, sing mengaruhi efek pemanasan lan pertumbuhan kristal. | Luwih gampang ngrancang sistem pemanasan kontrol independen multi-tahap kanggo peralatan pertumbuhan kristal pemanasan resistensi, lan gradien radial peralatan kasebut dhewe cilik, sing bisa nyukupi kabutuhan pertumbuhan kristal ukuran gedhe. |
| Siklus pertumbuhan kristal | Cara induksi tuwuhing kristal mbutuhake wektu kira-kira 10 dina, annealing mbutuhake wektu 10-15 dina, lan siklus tuwuh sakabèhé yaiku 20-25 dina. | Siklus pertumbuhan kristal kira-kira 5-7 dina, lan bisa dipanasake kanthi otomatis, lan suhu mudhun alon-alon sawise listrik mati. |
| Konsumsi energi | Konsumsi energi saka metode resistensi 2-3 kali luwih dhuwur tinimbang metode induksi. | |
| Tingkat panen | Asil kristal sing ditumbuhake kanthi metode resistensi tungku pertumbuhan kristal luwih apik dibandhingake karo metode induksi tungku pertumbuhan kristal. | |
Wektu kiriman: 24 Juni 2025