1. Tecnologia de dopagem de pó de carbeto de silício
A dopagem com uma quantidade adequada de cério (Ce) em pó de carbeto de silício pode promover o crescimento estável de monocristais de 4H-SiC. A experiência prática demonstra que a dopagem com Ce em materiais em pó aumenta a taxa de crescimento dos cristais de carbeto de silício, acelerando seu crescimento. A orientação dos cristais pode ser controlada, tornando o crescimento mais uniforme e regular. Além disso, inibe a geração de impurezas, reduz a formação de defeitos e facilita a obtenção de monocristais de alta qualidade. Também inibe a corrosão na superfície dos cristais e aumenta a taxa de cristalização.
2. Tecnologia de controle do gradiente de campo de temperatura axial e radial
O gradiente de temperatura axial afeta principalmente a forma e a eficiência do crescimento cristalino. Um gradiente de temperatura muito pequeno leva ao aparecimento de heterocristais durante o processo de crescimento e também afeta a taxa de transporte de substâncias gasosas, resultando em uma diminuição da taxa de crescimento cristalino. Gradientes de temperatura axial e radial adequados facilitam o crescimento rápido de cristais de SiC e mantêm a estabilidade da qualidade cristalina.
3. Tecnologia de controle de deslocamento do plano de base (BPD)
A principal causa da formação de defeitos BPD é que a tensão de cisalhamento no cristal excede a tensão de cisalhamento crítica do mesmo.cristal de SiC, levando à ativação do sistema de deslizamento. Como o BPD é perpendicular à direção de crescimento do cristal, ele é produzido principalmente durante o processo de crescimento do cristal e o posterior processo de resfriamento do cristal.
4. Tecnologia de regulação e controle da proporção de componentes da fase gasosa
No processo de crescimento de cristais, o aumento da proporção carbono-silício e da proporção de componentes na fase gasosa no ambiente de crescimento é uma medida eficaz para alcançar o crescimento estável de um monocristal. Isso ocorre porque uma alta proporção carbono-silício pode reduzir a coalescência de grandes degraus e manter a informação de crescimento presente na superfície do cristal semente, suprimindo assim o polimorfismo.
5. Tecnologia de controle de baixo estresse
Durante o processo de crescimento de cristais, a presença de tensão pode causar o desalinhamento dos planos cristalinos internos.SiCA curvatura do substrato pode resultar em baixa qualidade cristalina e até mesmo em fissuras nos cristais. Além disso, tensões elevadas podem levar ao aumento de deslocamentos no plano da base do wafer. Esses defeitos podem penetrar na camada epitaxial durante o processo de epitaxia, afetando seriamente o desempenho do dispositivo em etapas posteriores.
Apresentamos aqui alguns métodos para melhorar o processo de redução da tensão dentro do cristal:
1. Ajuste a distribuição do campo de temperatura e os parâmetros do processo para permitir a deposição de um único cristal de SiC.crescimento de cristaisProsseguir em condições o mais próximas possível do equilíbrio.
2. Otimize a estrutura e o formato do cadinho para permitir que o cristal cresça o mais livremente possível, em um estado sem restrições.
3. Em relação à fixação do cristal semente, modifique o processo de fixação para reduzir a diferença nos coeficientes de expansão térmica entre o cristal semente e o suporte de grafite durante o aquecimento, minimizando assim a tensão interna no monocristal de 4H-SiC. Uma abordagem comum é deixar um espaço de 2 mm entre o cristal semente e o suporte de grafite.
4. Modifique o processo de recozimento do cristal implementando o recozimento com resfriamento em forno. Ajuste a temperatura e a duração do recozimento para liberar completamente a tensão interna do cristal.
Olhando para o futuro, a tecnologia de preparação de monocristais de carbeto de silício (SiC) de alta qualidade se desenvolverá em diversas direções importantes:
1. Aumento da escala do tamanho do wafer: O diâmetro do cristal de SiC evoluiu de milímetros iniciais para wafers atuais de 6, 8 e até mesmo 12 polegadas. A preparação de cristais de SiC maiores aumenta a eficiência da produção, reduz custos e atende às demandas de dispositivos de alta potência.
2. Melhoria da qualidade dos cristais: Cristais de SiC de alta qualidade são cruciais para dispositivos de alto desempenho. Embora progressos significativos tenham sido feitos, defeitos como microporos, deslocamentos e impurezas ainda persistem, impactando o desempenho e a confiabilidade dos dispositivos.
3. Redução dos custos de produção: O custo relativamente alto da preparação de cristais de SiC limita sua aplicação em certos campos. A redução de custos pode ser alcançada otimizando os processos de crescimento, melhorando a eficiência da produção e diminuindo os gastos com matéria-prima.
4. Implementação da manufatura inteligente: Com os avanços em IA e big data, a tecnologia de crescimento de cristais de SiC incorporará cada vez mais inteligência. O monitoramento e controle em tempo real por meio de sensores e sistemas de controle automatizados aprimoram a estabilidade e a controlabilidade do processo. Simultaneamente, o uso da análise de big data otimiza os dados de crescimento, melhorando assim a qualidade do cristal e a eficiência da produção.
A tecnologia de preparação de monocristais de carbeto de silício de alta qualidade é um dos principais focos de pesquisa em materiais semicondutores atualmente. Com o avanço contínuo da tecnologia, a tecnologia de crescimento de cristais de carbeto de silício continuará a se desenvolver e aprimorar, fornecendo uma base mais sólida para a aplicação do carbeto de silício em altas temperaturas, altas frequências, alta potência e outras áreas.
Data da publicação: 10 de julho de 2025