Kodi ng'anjo ya kukula kwa kristalo ya silicon carbide (SiC) ndi chiyani?

SiCIli ndi mawonekedwe a bandgap yayikulu, kutentha kwambiri, mphamvu yayikulu yowononga malo, komanso kuchuluka kwa ma elekitironi ochulukirapo. Imatha kukwaniritsa zofunikira pakugwiritsa ntchito kutentha kwambiri, kuthamanga kwambiri, ma frequency ambiri, komanso mphamvu yayikulu. Itha kugwiritsidwa ntchito kwambiri m'magalimoto atsopano amphamvu, ma photovoltaics, kuwongolera mafakitale, kulumikizana kwa ma radio frequency ndi madera ena. Ndi chitukuko chofulumira cha mafakitale ogwirizana, msika wa semiconductor wa m'badwo wachitatu womwe umayimiridwa ndi silicon carbide wabweretsa mwayi watsopano.

Kukula kwa makristalo ndiye cholumikizira chachikulu cha kupanga silicon carbide substrate, ndipo zida zazikulu ndi ng'anjo yokulira ya kristalo. Mofanana ndi ng'anjo yachikhalidwe yokulira ya kristalo ya silicon, kapangidwe ka ng'anjo sikovuta kwambiri. Imakhala ndi thupi la ng'anjo, makina otenthetsera, njira yotumizira ma coil, njira yopezera vacuum ndi kuyeza, njira ya mpweya, makina ozizira, makina owongolera, ndi zina zotero. Malo otentha ndi momwe zinthu zilili zimatsimikiza zizindikiro zazikulu za mtundu wa kristalo ya silicon carbide, kukula kwake, mphamvu yoyendetsera ndi zizindikiro zina zazikulu.

Ⅰ. Mavuto mu ukadaulo wakukula kwa kristalo wa silikoni carbide

Kutentha kwa kukula kwa kristalo ya silicon carbide ndi kwakukulu kwambiri ndipo sikungathe kuyang'aniridwa, kotero vuto lalikulu lili mu ndondomeko yokha:

(1)Kuvuta kulamulira mphamvu ya kutentha: Kuyang'anira malo otsekedwa okhala ndi kutentha kwakukulu n'kovuta komanso kosalamulirika. Mosiyana ndi zida zachikhalidwe zokulira makristalo zochokera ku silicon, zomwe zimakhala ndi automation yapamwamba ndipo njira yokulira makristalo imatha kuwonedwa, kulamulidwa ndi kusinthidwa, makristalo a silicon carbide amakula pamalo otsekedwa pamalo otentha kwambiri opitilira 2,000°C, ndipo kutentha kwa kukula kuyenera kulamulidwa bwino panthawi yopanga, zomwe zimapangitsa kuti kuwongolera kutentha kukhale kovuta;

(2)Kuvuta kulamulira mawonekedwe a kristalo: Ma micropipes, polymorphic inclusions, dislocations ndi zolakwika zina zimachitika nthawi ya kukula, ndipo zimakhudzana ndikusinthana. Ma micropipes (MP) ndi zolakwika zamtundu wa through-type zomwe zimakhala ndi kukula kwa ma microns angapo mpaka ma microns makumi ambiri, zomwe ndi zolakwika zazikulu pazida. Ma crystals amodzi a silicon carbide ali ndi mitundu yoposa 200 yosiyanasiyana ya ma crystal, koma ndi mapangidwe ochepa chabe a ma crystal (Mtundu wa 4H) ndi zinthu zomwe zimagwiritsidwa ntchito popanga zinthu za semiconductor. Kusintha kwa mawonekedwe a kristalo kumachitika nthawi ya kukula, zomwe zimapangitsa kuti pakhale zolakwika za polymorphic integration. Chifukwa chake, ndikofunikira kuwongolera molondola magawo monga chiŵerengero cha silicon-carbon, gradient ya kukula kwa kutentha, kuchuluka kwa kukula kwa kristalo, ndi kuthamanga kwa mpweya.

Kuphatikiza apo, pali kusintha kwa kutentha m'munda wotentha wa kukula kwa silicon carbide single crystal, komwe kumabweretsa kupsinjika kwamkati mwa munthu komanso kusokonekera komwe kumachitika (basal plane dislocation BPD, screw dislocation TSD, edge dislocation TED) panthawi ya kukula kwa kristalo, motero zimakhudza ubwino ndi magwiridwe antchito a epitaxy ndi zida zotsatira.

(3)Kulamulira kovuta kugwiritsa ntchito mankhwala osokoneza bongo: Kulowetsedwa kwa zonyansa zakunja kuyenera kulamulidwa mosamala kuti mupeze kristalo woyendetsa ndi doping yolunjika;

(4)Kukula pang'onopang'ono: Kukula kwa silicon carbide kumachepa kwambiri.zipangizo za silikonizimangofunika masiku atatu okha kuti zikule kukhala ndodo ya kristalo, pomwe ndodo za kristalo za silicon carbide zimangofunika masiku 7. Izi zimapangitsa kuti kupanga kwa silicon carbide kukhale kochepa komanso kuti ntchito yake ikhale yochepa kwambiri.

Kumbali inayi, magawo a kukula kwa epitaxial ya silicon carbide ndi ofunikira kwambiri, kuphatikizapo kusakhala ndi mpweya wokwanira pa chipangizocho, kukhazikika kwa kuthamanga kwa mpweya m'chipinda chochitirapo kanthu, kuwongolera molondola nthawi yoyambira mpweya, kulondola kwa chiŵerengero cha mpweya, komanso kuyang'anira kutentha kwa malo osungira mpweya. Makamaka, chifukwa cha kusintha kwa mphamvu yamagetsi ya chipangizocho, vuto lolamulira magawo apakati a epitaxial wafer lawonjezeka kwambiri.

Kuphatikiza apo, chifukwa cha kuchuluka kwa makulidwe a epitaxial layer, momwe mungayang'anire kufanana kwa resistivity ndikuchepetsa kuchuluka kwa zolakwika pamene mukuonetsetsa kuti makulidwewo akhala vuto lina lalikulu. Mu dongosolo lowongolera zamagetsi, ndikofunikira kuphatikiza masensa olondola kwambiri ndi ma actuator kuti zitsimikizire kuti magawo osiyanasiyana akhoza kuyendetsedwa molondola komanso mokhazikika. Nthawi yomweyo, kukonza bwino njira yowongolera ndikofunikiranso. Iyenera kukhala yokhoza kusintha njira yowongolera nthawi yeniyeni malinga ndi chizindikiro cha mayankho kuti igwirizane ndi kusintha kosiyanasiyana mukukula kwa epitaxial ya silicon carbidenjira.

Ⅱ. Mavuto akuluakulu popanga zinthu zopangidwa ndi silicon carbide:

1. Kutentha kwa kukula kuli pamwamba pa 2000℃, komwe kuli kowirikiza kawiri kuposa kwa silicon.

2. Kukhuthala kwa ndodo ya kristalo kumakhala kochepa panthawi ya kukula kwa kristalo, ndipo ndodo ya kristalo ya silicon carbide ya 2cm imakula m'masiku 7.

3. Zofunikira za mtundu wa kristalo ndizokwera, ndipo pali silicon carbide yochepa yokha yokhala ndi kristalo yokhala ndi mapangidwe a kristalo.

4. Kudula ndi kokwera kwambiri, ndipo silicon carbide ili ndi kuuma kwakukulu kwambiri.

Mwachidule, nthawi yokwera mtengo komanso ukadaulo wovuta wokonza zinthu umatsimikizira mtengo wokwera wa zinthu za silicon carbide, zomwe zimalepheretsa kugwiritsa ntchito silicon carbide.

III. Kugawa ng'anjo zokulira za kristalo

Malinga ndi njira zosiyanasiyana zotenthetsera, ng'anjo zokuliramo makristalo zitha kugawidwa m'magulu awiri: mtundu wa induction ndi mtundu wa resistance. Pakadali pano, zida zambiri zomwe zili pamsika ndi za induction, zomwe zili ndi ubwino wa mtengo wotsika, kapangidwe kosavuta, kukonza kosavuta komanso kugwiritsa ntchito bwino kutentha. Komabe, chifukwa cha mphamvu yamagetsi yolowetsa magetsi, kutentha kwa axial ndi kutentha kwa radial kwa induction heating zimagwirizanitsidwa, ndipo sizingatheke kuganizira liwiro la kukula kwa makristalo ndi mtundu wa kukula kwa makristalo.

Pulatifomu yolimbikitsira kukula kwa malo otentha imatha kuwongolera molondola kutentha kwa axial ndi kutentha kwa radial motsatana, zomwe zimathandiza kukula kwa makristalo akuluakulu ndikukweza kuchuluka kwa kukula kwa makristalo. Ndi imodzi mwa njira zothetsera kukula kwa makristalo a silicon carbide apamwamba kwambiri a mainchesi 8 mtsogolo.

Kuyerekeza pakati pa njira yolimbikitsira ndi njira yotsutsa: