1. Dopingtechnologie voor siliciumcarbidepoeder
Door een geschikte hoeveelheid Ce-element toe te voegen aan siliciumcarbidepoeder kan een stabiele groei van de eenkristalvorm van 4H-SiC worden bereikt. Praktische ervaring heeft aangetoond dat het toevoegen van Ce aan poedermaterialen de groeisnelheid van siliciumcarbidekristallen verhoogt, waardoor de kristallen sneller groeien. De oriëntatie van het siliciumcarbide kan worden gecontroleerd, waardoor de kristalgroeirichting uniformer en regelmatiger wordt. Het remt de vorming van onzuiverheden in de kristallen, vermindert de vorming van defecten en maakt het gemakkelijker om eenkristallen van hoge kwaliteit te verkrijgen. Het kan corrosie aan de achterkant van het kristal tegengaan en het percentage eenkristallen verhogen.
2. Technologie voor het regelen van de axiale en radiale temperatuurveldgradiënt
De axiale temperatuurgradiënt beïnvloedt voornamelijk de kristalgroeivorm en de kristalgroeiefficiëntie. Een te kleine temperatuurgradiënt leidt tot de vorming van heterokristallen tijdens het kristalgroeiproces en beïnvloedt ook de transportsnelheid van gasvormige stoffen, wat resulteert in een lagere kristalgroeisnelheid. Geschikte axiale en radiale temperatuurgradiënten bevorderen de snelle groei van SiC-kristallen en behouden de stabiliteit van de kristalkwaliteit.
3. Basisvlakdislocatie (BPD)-beheersingstechnologie
De belangrijkste oorzaak van BPD-defectvorming is dat de schuifspanning in het kristal de kritische schuifspanning van het kristal overschrijdt.SiC-kristalDit leidt tot de activering van het glijsysteem. Omdat BPD loodrecht staat op de kristalgroeirichting, ontstaat het voornamelijk tijdens het kristalgroeiproces en het daaropvolgende afkoelingsproces.
4. Regel- en controletechnologie voor de verhouding van gasfasecomponenten
Tijdens het kristalgroeiproces is het verhogen van de koolstof-siliciumverhouding en de verhouding van gasfasecomponenten in de groeiomgeving een effectieve maatregel om een stabiele groei van een enkel kristal te bereiken. Omdat een hoge koolstof-siliciumverhouding de samensmelting van grote treden kan verminderen en de overdracht van groei-informatie op het oppervlak van het zaadkristal kan behouden, kan het polymorfisme onderdrukken.
5. Stressarme besturingstechnologie
Tijdens het kristalgroeiproces kan de aanwezigheid van spanning ervoor zorgen dat de interne kristalvlakken vanSiCDit kan leiden tot buiging, met als gevolg een slechte kristalkwaliteit en zelfs kristalbreuk. Bovendien kan grote spanning leiden tot een toename van dislocaties in het basisvlak van de wafer. Deze defecten kunnen tijdens het epitaxiale proces in de epitaxiale laag terechtkomen, waardoor de prestaties van het apparaat in een later stadium ernstig worden beïnvloed.
Hieronder volgen enkele methoden om het proces voor het verminderen van spanning in het kristal te verbeteren:
1. Pas de temperatuurveldverdeling en procesparameters aan om SiC-enkellaagsvorming mogelijk te maken.kristalgroeiom onder omstandigheden te werk te gaan die zo dicht mogelijk bij het evenwicht liggen.
2. Optimaliseer de structuur en vorm van de smeltkroes zodat het kristal zo vrij mogelijk en onbelemmerd kan groeien.
3. Wat betreft de fixatie van het zaadkristal: pas het fixatieproces aan om het verschil in thermische uitzettingscoëfficiënten tussen het zaadkristal en de grafiethouder tijdens verhitting te verkleinen, waardoor de interne spanning in het 4H-SiC-eenkristal wordt geminimaliseerd. Een veelgebruikte methode is om een opening van 2 mm tussen het zaadkristal en de grafiethouder te laten.
4. Pas het kristalgloeiproces aan door het kristal in een oven te laten afkoelen. Stel de gloeitemperatuur en -duur zo in dat de interne spanning in het kristal volledig wordt opgeheven.
In de toekomst zal de technologie voor de bereiding van hoogwaardige siliciumcarbide (SiC)-eenkristallen zich in verschillende belangrijke richtingen ontwikkelen:
1. Opschaling van de wafergrootte: De diameter van SiC-kristallen is geëvolueerd van aanvankelijke millimeters naar de huidige wafers van 6 inch, 8 inch en zelfs nog grotere wafers van 12 inch. Het produceren van grotere SiC-kristallen verhoogt de productie-efficiëntie, verlaagt de kosten en voldoet aan de eisen van krachtige apparaten.
2. Verbetering van de kristalkwaliteit: Hoogwaardige SiC-kristallen zijn cruciaal voor hoogwaardige apparaten. Hoewel er aanzienlijke vooruitgang is geboekt, blijven defecten zoals micropijpen, dislocaties en onzuiverheden aanwezig, die de prestaties en betrouwbaarheid van apparaten beïnvloeden.
3. Verlaging van de productiekosten: De relatief hoge kosten van de bereiding van SiC-kristallen beperken de toepassing ervan in bepaalde gebieden. Kostenverlaging kan worden bereikt door de groeiprocessen te optimaliseren, de productie-efficiëntie te verbeteren en de kosten van grondstoffen te verlagen.
4. Implementatie van intelligente productie: Met de vooruitgang in AI en big data zal de technologie voor de groei van SiC-kristallen steeds meer gebruikmaken van intelligentie. Realtime monitoring en besturing via sensoren en geautomatiseerde besturingssystemen verbeteren de processtabiliteit en beheersbaarheid. Tegelijkertijd optimaliseert het gebruik van big data-analyse de groeigegevens, waardoor de kristalkwaliteit en de productie-efficiëntie verbeteren.
De bereidingstechnologie van hoogwaardige siliciumcarbide-eenkristallen is een van de actuele onderzoeksthema's in de halfgeleidermaterialenindustrie. Met de voortdurende technologische vooruitgang zal de technologie voor de groei van siliciumcarbidekristallen zich blijven ontwikkelen en verbeteren, waardoor een stevigere basis wordt gelegd voor de toepassing van siliciumcarbide in hoge-temperatuur-, hoogfrequentie- en hoogvermogenstoepassingen.
Geplaatst op: 10 juli 2025