1. Tehnologie de dopare cu pulbere de carbură de siliciu
Doparea unei cantități adecvate de element Ce în pulberea de carbură de siliciu poate obține efectul de creștere stabilă a formei monocristaline de 4H-SiC. Experiența practică a arătat că doparea elementelor Ce în materialele pulverulente poate crește rata de creștere a cristalelor de carbură de siliciu, făcând ca acestea să crească mai rapid. Orientarea carburii de siliciu poate fi controlată, făcând direcția de creștere a cristalului mai uniformă și regulată. Inhibă generarea de impurități în cristale, reduce formarea defectelor și facilitează obținerea de cristale monocristaline și cristale de înaltă calitate. Poate inhiba coroziunea pe spatele cristalului și crește rata de monocristalină a cristalului.
2. Tehnologie de control al gradientului de câmp de temperatură axial și radial
Gradientul axial de temperatură afectează în principal forma de creștere a cristalului și eficiența acestuia. Un gradient de temperatură prea mic va duce la apariția heterocristalelor în timpul procesului de creștere a cristalului și va afecta, de asemenea, viteza de transport a substanțelor gazoase, rezultând o scădere a ratei de creștere a cristalului. Gradienții de temperatură axiali și radiali adecvați facilitează creșterea rapidă a cristalelor de SiC și mențin stabilitatea calității cristalului.
3. Tehnologie de control al dislocării planului de bază (BPD)
Principala cauză a formării defectelor BPD este aceea că tensiunea de forfecare din cristal depășește tensiunea critică de forfecare a cristalului.Cristal de SiC, ceea ce duce la activarea sistemului de alunecare. Deoarece BPD este perpendiculară pe direcția de creștere a cristalului, aceasta se produce în principal în timpul procesului de creștere a cristalului și al procesului ulterior de răcire a cristalului.
4. Tehnologie de reglare și control al raportului componentelor în fază gazoasă
În procesul de creștere a cristalelor, creșterea raportului carbon-siliciu și a raportului componentelor în fază gazoasă în mediul de creștere este o măsură eficientă pentru a obține o creștere stabilă a unei forme monocristaline. Deoarece un raport carbon-siliciu ridicat poate reduce coalescența în trepte mari și poate menține moștenirea informațiilor de creștere pe suprafața cristalului de însămânțare, acesta poate suprima polimorfismul.
5. Tehnologie de control al stresului redus
În timpul procesului de creștere a cristalului, prezența stresului poate provoca deteriorarea planurilor cristaline interne aleSicsă se îndoaie, rezultând o calitate slabă a cristalului și chiar fisurarea acestuia. Mai mult, stresul mare poate duce la o creștere a dislocațiilor în planul de bază al plachetei. Aceste defecte pot pătrunde în stratul epitaxial în timpul procesului epitaxial, afectând serios performanța dispozitivului în etapa ulterioară.
Iată câteva metode pentru a îmbunătăți procesul de reducere a stresului din interiorul cristalului:
1. Ajustați distribuția câmpului de temperatură și parametrii procesului pentru a permite SiC singlecreșterea cristalelorsă se desfășoare în condiții cât mai apropiate de echilibru.
2. Optimizați structura și forma creuzetului pentru a permite cristalului să crească cât mai liber posibil într-o stare neconstrânsă.
3. În ceea ce privește fixarea cristalului de însămânțare, modificați procesul de fixare pentru a reduce diferența coeficienților de dilatare termică dintre cristalul de însămânțare și suportul de grafit în timpul încălzirii, reducând astfel la minimum tensiunea internă din monocristalul 4H-SiC. O abordare obișnuită este de a lăsa un spațiu de 2 mm între cristalul de însămânțare și suportul de grafit.
4. Modificați procesul de recoacere a cristalului prin implementarea recoacerii răcite în cuptor pentru cristal. Ajustați temperatura și durata recoacerii pentru a elibera complet tensiunea internă din interiorul cristalului.
Privind în perspectivă, tehnologia de preparare a monocristalelor de carbură de siliciu (SiC) de înaltă calitate se va dezvolta în mai multe direcții cheie:
1. Mărirea dimensiunii plachetelor: Diametrul cristalului de SiC a progresat de la milimetrii inițiali la plachete actuale de 6 inci, 8 inci și chiar mai mari, de 12 inci. Pregătirea cristalelor de SiC mai mari îmbunătățește eficiența producției, reduce costurile și satisface cerințele dispozitivelor de mare putere.
2. Îmbunătățirea calității cristalelor: Cristalele de SiC de înaltă calitate sunt cruciale pentru dispozitivele de înaltă performanță. Deși s-au înregistrat progrese semnificative, defecte precum microțevi, dislocații și impurități persistă, afectând performanța și fiabilitatea dispozitivelor.
3. Reducerea costurilor de producție: Costul relativ ridicat al preparării cristalelor de SiC limitează aplicarea acesteia în anumite domenii. Reducerea costurilor poate fi realizată prin optimizarea proceselor de creștere, îmbunătățirea eficienței producției și reducerea cheltuielilor cu materiile prime.
4. Implementarea producției inteligente: Odată cu progresele în domeniul inteligenței artificiale și al big data, tehnologia de creștere a cristalelor SiC va adopta din ce în ce mai mult inteligența. Monitorizarea și controlul în timp real prin intermediul senzorilor și al sistemelor de control automate sporesc stabilitatea și controlabilitatea procesului. În același timp, valorificarea analizei big data optimizează datele de creștere, îmbunătățind astfel calitatea cristalelor și eficiența producției.
Tehnologia de preparare a monocristalelor de carbură de siliciu de înaltă calitate este unul dintre punctele de interes actuale în cercetarea materialelor semiconductoare. Odată cu avansarea continuă a tehnologiei, tehnologia de creștere a cristalelor de carbură de siliciu va continua să se dezvolte și să se îmbunătățească, oferind o bază mai solidă pentru aplicarea carburii de siliciu în domenii precum temperaturi ridicate, frecvență înaltă, putere mare și alte domenii.
Data publicării: 10 iulie 2025