1.Technologia domieszkowania proszkiem węglika krzemu
Domieszkowanie odpowiednią ilością pierwiastka Ce w proszku węglika krzemu pozwala uzyskać efekt stabilnego wzrostu monokrystalicznego 4H-SiC. Doświadczenia praktyczne pokazują, że domieszkowanie pierwiastków Ce w materiałach proszkowych może zwiększyć tempo wzrostu kryształów węglika krzemu, przyspieszając ich wzrost. Orientację węglika krzemu można kontrolować, co sprawia, że kierunek wzrostu kryształów jest bardziej równomierny i regularny. Zapobiega to powstawaniu zanieczyszczeń w kryształach, zmniejsza powstawanie defektów i ułatwia uzyskanie kryształów monokrystalicznych oraz kryształów wysokiej jakości. Może to hamować korozję tylnej powierzchni kryształu i zwiększać szybkość jego wzrostu.
2.Technologia sterowania gradientem pola temperatury osiowej i promieniowej
Osiowy gradient temperatury wpływa głównie na formę wzrostu kryształów i wydajność wzrostu kryształów. Zbyt mały gradient temperatury prowadzi do pojawienia się heterokryształów podczas procesu wzrostu kryształów, a także wpływa na szybkość transportu substancji gazowych, co skutkuje zmniejszeniem szybkości wzrostu kryształów. Odpowiednie osiowe i promieniowe gradienty temperatury ułatwiają szybki wzrost kryształów SiC i utrzymują stabilną jakość kryształów.
3.Technologia kontroli przemieszczenia płaszczyzny bazowej (BPD)
Główną przyczyną powstawania defektów BPD jest to, że naprężenie ścinające w krysztale przekracza krytyczne naprężenie ścinająceKryształ SiC, co prowadzi do aktywacji systemu poślizgu. Ponieważ BPD jest prostopadłe do kierunku wzrostu kryształu, powstaje głównie podczas procesu wzrostu kryształu i późniejszego procesu chłodzenia kryształu.
4.Technologia regulacji i kontroli stosunku składników fazy gazowej
W procesie wzrostu kryształów zwiększenie stosunku węgla do krzemu oraz stosunku składników fazy gazowej w środowisku wzrostu jest skutecznym sposobem na osiągnięcie stabilnego wzrostu monokryształu. Ponieważ wysoki stosunek węgla do krzemu może ograniczyć koalescencję dużych stopni i utrzymać dziedziczenie informacji wzrostu na powierzchni kryształu zarodkowego, może on tłumić polimorfizm.
5. Technologia sterowania o niskim poziomie stresu
W procesie wzrostu kryształu obecność naprężeń może powodować pękanie wewnętrznych płaszczyzn kryształu.SiCzginania, co skutkuje niską jakością kryształu, a nawet jego pękaniem. Co więcej, duże naprężenia mogą prowadzić do wzrostu dyslokacji w płaszczyźnie podstawy płytki. Defekty te mogą wnikać w warstwę epitaksjalną podczas procesu epitaksjalnego, poważnie wpływając na wydajność urządzenia w późniejszym etapie.
Oto kilka metod usprawniających proces redukcji naprężeń w krysztale:
1. Dostosuj rozkład pola temperatury i parametry procesu, aby umożliwić pojedynczą obróbkę SiCwzrost kryształówpostępować w warunkach jak najbardziej zbliżonych do stanu równowagi.
2. Zoptymalizuj strukturę i kształt tygla, aby umożliwić kryształowi swobodny wzrost w stanie nieskrępowanym.
3. W odniesieniu do utrwalania kryształu zarodkowego, zmodyfikuj proces utrwalania, aby zmniejszyć różnicę współczynników rozszerzalności cieplnej między kryształem zarodkowym a oprawką grafitową podczas nagrzewania, minimalizując w ten sposób naprężenia wewnętrzne w monokrysztale 4H-SiC. Powszechnym podejściem jest pozostawienie 2 mm szczeliny między kryształem zarodkowym a oprawką grafitową.
4. Zmodyfikuj proces wyżarzania kryształu, stosując wyżarzanie w piecu. Dostosuj temperaturę i czas wyżarzania, aby całkowicie uwolnić naprężenia wewnętrzne w krysztale.
Patrząc w przyszłość, technologia przygotowywania wysokiej jakości monokryształów węglika krzemu (SiC) będzie rozwijać się w kilku kluczowych kierunkach:
1. Zwiększanie rozmiaru wafli: Średnica kryształów SiC wzrosła z początkowych milimetrów do obecnych 6-, 8-, a nawet 12-calowych wafli. Przygotowanie większych kryształów SiC zwiększa wydajność produkcji, obniża koszty i spełnia wymagania urządzeń dużej mocy.
2. Poprawa jakości kryształów: Wysokiej jakości kryształy SiC są kluczowe dla urządzeń o wysokiej wydajności. Pomimo znacznego postępu, defekty, takie jak mikrorurki, dyslokacje i zanieczyszczenia, nadal występują, wpływając na wydajność i niezawodność urządzeń.
3. Obniżenie kosztów produkcji: Stosunkowo wysoki koszt przygotowania kryształów SiC ogranicza ich zastosowanie w niektórych dziedzinach. Obniżenie kosztów można osiągnąć poprzez optymalizację procesów wzrostu, poprawę wydajności produkcji i obniżenie kosztów surowców.
4. Wdrażanie inteligentnej produkcji: Dzięki postępowi w dziedzinie sztucznej inteligencji i dużych zbiorów danych, technologia wzrostu kryształów SiC będzie w coraz większym stopniu wykorzystywać inteligencję. Monitorowanie i sterowanie w czasie rzeczywistym za pomocą czujników i zautomatyzowanych systemów sterowania zwiększają stabilność i sterowalność procesu. Jednocześnie wykorzystanie analityki dużych zbiorów danych optymalizuje dane dotyczące wzrostu, poprawiając tym samym jakość kryształów i wydajność produkcji.
Technologia wytwarzania wysokiej jakości monokryształów węglika krzemu jest obecnie jednym z najgorętszych tematów badań nad materiałami półprzewodnikowymi. Wraz z ciągłym postępem technologicznym, technologia wzrostu kryształów węglika krzemu będzie się rozwijać i udoskonalać, zapewniając solidniejsze podstawy do zastosowań węglika krzemu w wysokich temperaturach, częstotliwościach, dużej mocy i innych dziedzinach.
Czas publikacji: 10 lipca 2025 r.