1. Teknologi doping serbuk silikon karbida
Doping sejumlah unsur Ce yang sesuai dalam serbuk silikon karbida boleh mencapai kesan pertumbuhan stabil bagi bentuk kristal tunggal 4H-SiC. Pengalaman praktikal telah menunjukkan bahawa doping unsur Ce dalam bahan serbuk boleh meningkatkan kadar pertumbuhan kristal silikon karbida, menjadikan kristal tumbuh lebih cepat. Orientasi silikon karbida boleh dikawal, menjadikan arah pertumbuhan kristal lebih seragam dan sekata. Menghalang penghasilan bendasing dalam kristal, mengurangkan pembentukan kecacatan, dan memudahkan untuk mendapatkan kristal bentuk kristal tunggal dan kristal berkualiti tinggi. Ia boleh menghalang kakisan di bahagian belakang kristal dan meningkatkan kadar kristal tunggal kristal.
2. Teknologi kawalan kecerunan medan suhu paksi dan jejari
Kecerunan suhu paksi terutamanya mempengaruhi bentuk pertumbuhan kristal dan kecekapan pertumbuhan kristal. Kecerunan suhu yang terlalu kecil akan menyebabkan kemunculan heterokristal semasa proses pertumbuhan kristal dan juga mempengaruhi kadar pengangkutan bahan gas, mengakibatkan penurunan kadar pertumbuhan kristal. Kecerunan suhu paksi dan jejari yang sesuai memudahkan pertumbuhan kristal SiC yang pesat dan mengekalkan kestabilan kualiti kristal.
3. Teknologi kawalan dislokasi satah asas (BPD)
Punca utama pembentukan kecacatan BPD ialah tegasan ricih dalam hablur melebihi tegasan ricih kritikal bagiKristal SiC, yang membawa kepada pengaktifan sistem gelinciran. Oleh kerana BPD berserenjang dengan arah pertumbuhan kristal, ia dihasilkan terutamanya semasa proses pertumbuhan kristal dan proses penyejukan kristal kemudian.
4. Teknologi pengawalseliaan dan kawalan nisbah komponen fasa gas
Dalam proses pertumbuhan kristal, peningkatan nisbah karbon-silikon dan nisbah komponen fasa gas dalam persekitaran pertumbuhan merupakan langkah yang berkesan untuk mencapai pertumbuhan yang stabil bagi satu bentuk kristal. Oleh kerana nisbah karbon-silikon yang tinggi dapat mengurangkan penggabungan langkah besar dan mengekalkan pewarisan maklumat pertumbuhan pada permukaan kristal benih, ia dapat menyekat polimorfisme.
5. Teknologi kawalan tekanan rendah
Semasa proses pertumbuhan kristal, kehadiran tekanan boleh menyebabkan satah kristal dalamanSiCuntuk membengkok, mengakibatkan kualiti kristal yang buruk dan juga keretakan kristal. Selain itu, tekanan yang besar boleh menyebabkan peningkatan kehelan pada satah asas wafer. Kecacatan ini boleh memasuki lapisan epitaksi semasa proses epitaksi, yang menjejaskan prestasi peranti secara serius pada peringkat kemudian.
Berikut adalah beberapa kaedah untuk menambah baik proses mengurangkan tekanan dalam kristal:
1. Laraskan taburan medan suhu dan parameter proses untuk mendayakan SiC tunggalpertumbuhan kristaluntuk meneruskan dalam keadaan yang sedekat mungkin dengan keseimbangan.
2. Optimumkan struktur dan bentuk mangkuk pijar untuk membolehkan kristal tumbuh sebebas mungkin dalam keadaan bebas kekangan.
3. Berkenaan penetapan kristal biji benih, ubah suai proses penetapan untuk mengurangkan perbezaan pekali pengembangan haba antara kristal biji benih dan pemegang grafit semasa pemanasan, sekali gus meminimumkan tekanan dalaman dalam kristal tunggal 4H-SiC. Pendekatan biasa adalah dengan meninggalkan jurang 2 mm antara kristal biji benih dan pemegang grafit.
4. Ubah suai proses penyepuhlindapan kristal dengan melaksanakan penyepuhlindapan yang disejukkan dengan relau untuk kristal. Laraskan suhu dan tempoh penyepuhlindapan untuk melepaskan sepenuhnya tekanan dalaman dalam kristal.
Menjelang masa hadapan, teknologi penyediaan hablur tunggal silikon karbida (SiC) berkualiti tinggi akan berkembang dalam beberapa arah utama:
1. Meningkatkan saiz wafer: Diameter kristal SiC telah berkembang daripada milimeter awal kepada wafer 6 inci, 8 inci dan lebih besar lagi iaitu 12 inci. Penyediaan kristal SiC yang lebih besar meningkatkan kecekapan pengeluaran, mengurangkan kos dan memenuhi permintaan peranti berkuasa tinggi.
2. Meningkatkan kualiti kristal: Kristal SiC berkualiti tinggi adalah penting untuk peranti berprestasi tinggi. Walaupun kemajuan yang ketara telah dicapai, kecacatan seperti paip mikro, kehelan dan bendasing masih berterusan, yang memberi kesan kepada prestasi dan kebolehpercayaan peranti.
3. Mengurangkan kos pengeluaran: Kos penyediaan kristal SiC yang agak tinggi mengehadkan aplikasinya dalam bidang tertentu. Pengurangan kos boleh dicapai dengan mengoptimumkan proses pertumbuhan, meningkatkan kecekapan pengeluaran dan mengurangkan perbelanjaan bahan mentah.
4. Melaksanakan pembuatan pintar: Dengan kemajuan dalam AI dan data raya, teknologi pertumbuhan kristal SiC akan semakin merangkul kecerdasan. Pemantauan dan kawalan masa nyata melalui sensor dan sistem kawalan automatik meningkatkan kestabilan dan kebolehkawalan proses. Pada masa yang sama, memanfaatkan analitik data raya mengoptimumkan data pertumbuhan, sekali gus meningkatkan kualiti kristal dan kecekapan pengeluaran.
Teknologi penyediaan hablur tunggal silikon karbida berkualiti tinggi merupakan salah satu titik panas semasa dalam penyelidikan bahan semikonduktor. Dengan kemajuan teknologi yang berterusan, teknologi pertumbuhan hablur silikon karbida akan terus berkembang dan bertambah baik, menyediakan asas yang lebih kukuh untuk aplikasi silikon karbida dalam bidang suhu tinggi, frekuensi tinggi, kuasa tinggi dan lain-lain.
Masa siaran: 10-Julai-2025