1. სილიციუმის კარბიდის ფხვნილის დოპინგის ტექნოლოგია
სილიციუმის კარბიდის ფხვნილში Ce ელემენტის შესაბამისი რაოდენობის დოპირებით შესაძლებელია 4H-SiC-ის მონოკრისტალური ფორმის სტაბილური ზრდის ეფექტის მიღწევა. პრაქტიკულმა გამოცდილებამ აჩვენა, რომ ფხვნილ მასალებში Ce ელემენტების დოპირებამ შეიძლება გაზარდოს სილიციუმის კარბიდის კრისტალების ზრდის ტემპი, რაც კრისტალებს უფრო სწრაფად ზრდის. სილიციუმის კარბიდის ორიენტაციის კონტროლი შესაძლებელია, რაც კრისტალების ზრდის მიმართულებას უფრო ერთგვაროვანს და რეგულარულს ხდის. აფერხებს კრისტალებში მინარევების წარმოქმნას, ამცირებს დეფექტების წარმოქმნას და აადვილებს მონოკრისტალური ფორმის კრისტალების და მაღალი ხარისხის კრისტალების მიღებას. მას შეუძლია შეაფერხოს კრისტალის უკანა მხარეს კოროზია და გაზარდოს კრისტალის მონოკრისტალის წარმოქმნის სიჩქარე.
2. ღერძული და რადიალური ტემპერატურის ველის გრადიენტის კონტროლის ტექნოლოგია
ღერძული ტემპერატურის გრადიენტი ძირითადად გავლენას ახდენს კრისტალის ზრდის ფორმასა და ეფექტურობაზე. ძალიან მცირე ტემპერატურის გრადიენტი გამოიწვევს ჰეტეროკრისტალების გაჩენას კრისტალის ზრდის პროცესში და ასევე იმოქმედებს აირადი ნივთიერებების ტრანსპორტირების სიჩქარეზე, რაც გამოიწვევს კრისტალის ზრდის ტემპის შემცირებას. შესაბამისი ღერძული და რადიალური ტემპერატურის გრადიენტები ხელს უწყობს SiC კრისტალების სწრაფ ზრდას და ინარჩუნებს კრისტალის ხარისხის სტაბილურობას.
3. ბაზისური სიბრტყის დისლოკაციის (BPD) მართვის ტექნოლოგია
BPD დეფექტის წარმოქმნის მთავარი მიზეზი ის არის, რომ კრისტალში ძვრის სტრესი აღემატება კრიტიკულ ძვრის სტრესს.SiC კრისტალი, რაც იწვევს სრიალის სისტემის გააქტიურებას. რადგან BPD პერპენდიკულარულია კრისტალის ზრდის მიმართულების მიმართ, ის ძირითადად წარმოიქმნება კრისტალის ზრდის პროცესისა და შემდგომში კრისტალის გაგრილების პროცესში.
4. აირისებრი ფაზის კომპონენტების თანაფარდობის რეგულირებისა და კონტროლის ტექნოლოგია
კრისტალის ზრდის პროცესში, ზრდის გარემოში ნახშირბად-სილიციუმის თანაფარდობის და აირადის ფაზის კომპონენტების თანაფარდობის გაზრდა ერთკრისტალური ფორმის სტაბილური ზრდის მისაღწევად ეფექტური ღონისძიებაა. ვინაიდან ნახშირბად-სილიციუმის მაღალ თანაფარდობას შეუძლია შეამციროს დიდი საფეხურის შერწყმა და შეინარჩუნოს ზრდის ინფორმაციის მემკვიდრეობა საწყისი კრისტალის ზედაპირზე, მას შეუძლია პოლიმორფიზმის დათრგუნვა.
5. დაბალი სტრესის კონტროლის ტექნოლოგია
კრისტალის ზრდის პროცესის დროს, სტრესის არსებობამ შეიძლება გამოიწვიოს შიდა კრისტალური სიბრტყეების ცვლილება.SiCმოხრა, რაც იწვევს კრისტალის უხარისხოებას და კრისტალის ბზარების წარმოქმნასაც კი. გარდა ამისა, დიდმა დატვირთვამ შეიძლება გამოიწვიოს ვაფლის ფუძის სიბრტყეში დისლოკაციების ზრდა. ეს დეფექტები შეიძლება ეპიტაქსიურ ფენაში შევიდეს ეპიტაქსიური პროცესის დროს, რაც სერიოზულად იმოქმედებს მოწყობილობის მუშაობაზე მოგვიანებით ეტაპზე.
აქ მოცემულია რამდენიმე მეთოდი კრისტალში სტრესის შემცირების პროცესის გასაუმჯობესებლად:
1. ტემპერატურის ველის განაწილებისა და პროცესის პარამეტრების რეგულირება SiC ერთჯერადი ჩასართავადკრისტალების ზრდაგააგრძელონ მუშაობა წონასწორობასთან რაც შეიძლება ახლოს მყოფ პირობებში.
2. ოპტიმიზაცია გაუკეთეთ ტიგუსის სტრუქტურასა და ფორმას, რათა კრისტალს საშუალება მიეცეს მაქსიმალურად თავისუფლად გაიზარდოს შეუზღუდავ მდგომარეობაში.
3. საწყისი კრისტალის ფიქსაციასთან დაკავშირებით, შეცვალეთ ფიქსაციის პროცესი ისე, რომ შემცირდეს გათბობის დროს საწყისი კრისტალსა და გრაფიტის დამჭერს შორის თერმული გაფართოების კოეფიციენტების სხვაობა, რითაც მინიმუმამდე შემცირდება 4H-SiC მონოკრისტალში არსებული შიდა დაძაბულობა. გავრცელებული მიდგომაა საწყისი კრისტალსა და გრაფიტის დამჭერს შორის 2 მმ-იანი უფსკრულის დატოვება.
4. შეცვალეთ კრისტალის გამოწვის პროცესი ღუმელში გაცივებული გამოწვის გამოყენებით. დაარეგულირეთ გამოწვის ტემპერატურა და ხანგრძლივობა კრისტალში არსებული შიდა დაძაბულობის სრულად მოსახსნელად.
მომავალში, მაღალი ხარისხის სილიციუმის კარბიდის (SiC) მონოკრისტალების მომზადების ტექნოლოგია რამდენიმე ძირითადი მიმართულებით განვითარდება:
1. ვაფლის ზომის გაზრდა: SiC კრისტალის დიამეტრი საწყისი მილიმეტრებიდან ამჟამინდელ 6 დიუმიან, 8 დიუმიან და კიდევ უფრო დიდ, 12 დიუმიან ვაფლებამდე გაიზარდა. უფრო დიდი SiC კრისტალების მომზადება ზრდის წარმოების ეფექტურობას, ამცირებს ხარჯებს და აკმაყოფილებს მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობების მოთხოვნებს.
2. კრისტალების ხარისხის გაუმჯობესება: მაღალი ხარისხის SiC კრისტალები გადამწყვეტია მაღალი ხარისხის მოწყობილობებისთვის. მიუხედავად მნიშვნელოვანი პროგრესისა, ისეთი დეფექტები, როგორიცაა მიკრომილები, დისლოკაციები და მინარევები, კვლავ რჩება, რაც გავლენას ახდენს მოწყობილობის მუშაობასა და საიმედოობაზე.
3. წარმოების ხარჯების შემცირება: SiC კრისტალების მომზადების შედარებით მაღალი ღირებულება ზღუდავს მის გამოყენებას გარკვეულ სფეროებში. ხარჯების შემცირება შესაძლებელია ზრდის პროცესების ოპტიმიზაციით, წარმოების ეფექტურობის გაუმჯობესებით და ნედლეულის ხარჯების შემცირებით.
4. ინტელექტუალური წარმოების დანერგვა: ხელოვნური ინტელექტისა და დიდი მონაცემების განვითარების კვალდაკვალ, SiC კრისტალების ზრდის ტექნოლოგია სულ უფრო მეტად გამოიყენებს ინტელექტს. სენსორებისა და ავტომატიზირებული მართვის სისტემების მეშვეობით რეალურ დროში მონიტორინგი და კონტროლი ზრდის პროცესის სტაბილურობას და მართვადობას. ამავდროულად, დიდი მონაცემების ანალიტიკის გამოყენება ოპტიმიზაციას უკეთებს ზრდის მონაცემებს, რითაც აუმჯობესებს კრისტალების ხარისხს და წარმოების ეფექტურობას.
მაღალი ხარისხის სილიციუმის კარბიდის მონოკრისტალების მომზადების ტექნოლოგია ნახევარგამტარული მასალების კვლევის ერთ-ერთი აქტუალური წერტილია. ტექნოლოგიის უწყვეტ განვითარებასთან ერთად, სილიციუმის კარბიდის კრისტალების ზრდის ტექნოლოგია გააგრძელებს განვითარებას და გაუმჯობესებას, რაც უფრო მყარ საფუძველს შექმნის სილიციუმის კარბიდის მაღალი ტემპერატურის, მაღალი სიხშირის, მაღალი სიმძლავრის და სხვა სფეროებში გამოყენებისთვის.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 10 ივლისი