1. Технология легирования порошком карбида кремния
Легирование порошка карбида кремния соответствующим количеством церия позволяет добиться стабильного роста монокристаллической формы 4H-SiC. Практический опыт показал, что легирование порошковых материалов церием может увеличить скорость роста кристаллов карбида кремния, ускоряя их рост. Можно контролировать ориентацию карбида кремния, делая направление роста кристаллов более равномерным и регулярным. Это подавляет образование примесей в кристаллах, уменьшает образование дефектов и облегчает получение монокристаллических кристаллов высокого качества. Также это предотвращает коррозию на обратной стороне кристалла и увеличивает скорость образования монокристаллов.
2. Технология управления градиентом осевого и радиального температурного поля.
Осевой температурный градиент в основном влияет на форму и эффективность роста кристаллов. Слишком малый температурный градиент приведет к появлению гетерокристаллов в процессе роста кристаллов, а также повлияет на скорость переноса газообразных веществ, что приведет к снижению скорости роста кристаллов. Соответствующие осевые и радиальные температурные градиенты способствуют быстрому росту кристаллов SiC и поддерживают стабильность качества кристаллов.
3. Технология контроля дислокаций в базисной плоскости (BPD).
Основная причина образования дефектов типа BPD заключается в том, что касательное напряжение в кристалле превышает критическое касательное напряжение.кристалл SiC, что приводит к активации системы скольжения. Поскольку BPD перпендикулярен направлению роста кристалла, он образуется главным образом в процессе роста кристалла и последующего процесса охлаждения кристалла.
4. Технология регулирования и контроля соотношения компонентов в газовой фазе
В процессе выращивания кристаллов увеличение соотношения углерода и кремния, а также соотношения компонентов газовой фазы в среде роста является эффективной мерой для достижения стабильного роста монокристаллической формы. Поскольку высокое соотношение углерода и кремния может уменьшить коалесценцию крупных ступеней и сохранить наследование информации о росте на поверхности затравки, оно может подавлять полиморфизм.
5. Технология управления с низким уровнем стресса
В процессе роста кристаллов наличие напряжений может привести к нарушению внутренних кристаллических плоскостей.SiCИзгиб может привести к ухудшению качества кристалла и даже к его растрескиванию. Кроме того, большое напряжение может вызвать увеличение количества дислокаций в базовой плоскости подложки. Эти дефекты могут проникать в эпитаксиальный слой в процессе эпитаксиального осаждения, серьезно влияя на характеристики устройства на более позднем этапе.
Вот несколько методов, позволяющих улучшить процесс снижения напряжений внутри кристалла:
1. Отрегулируйте распределение температурного поля и параметры процесса для обеспечения возможности получения монокристаллического SiC.рост кристалловдействовать в условиях, максимально приближенных к равновесию.
2. Оптимизировать структуру и форму тигля, чтобы обеспечить максимально свободный рост кристалла в неограниченном состоянии.
3. Что касается фиксации затравочного кристалла, следует модифицировать процесс фиксации, чтобы уменьшить разницу в коэффициентах теплового расширения между затравочным кристаллом и графитовым держателем во время нагрева, тем самым минимизируя внутренние напряжения в монокристалле 4H-SiC. Распространенный подход заключается в оставлении зазора в 2 мм между затравочным кристаллом и графитовым держателем.
4. Модифицируйте процесс отжига кристалла, используя отжиг в печи с охлаждением. Отрегулируйте температуру и продолжительность отжига, чтобы полностью снять внутренние напряжения в кристалле.
В перспективе технология получения высококачественных монокристаллов карбида кремния (SiC) будет развиваться в нескольких ключевых направлениях:
1. Увеличение размера пластин: диаметр кристаллов SiC увеличился с первоначальных миллиметров до современных 6-дюймовых, 8-дюймовых и даже 12-дюймовых пластин. Изготовление более крупных кристаллов SiC повышает эффективность производства, снижает затраты и отвечает требованиям мощных устройств.
2. Улучшение качества кристаллов: Высококачественные кристаллы SiC имеют решающее значение для высокопроизводительных устройств. Несмотря на значительный прогресс, дефекты, такие как микротрубки, дислокации и примеси, по-прежнему сохраняются, влияя на производительность и надежность устройств.
3. Снижение производственных затрат: Относительно высокая стоимость получения кристаллов SiC ограничивает их применение в определенных областях. Снижение затрат может быть достигнуто за счет оптимизации процессов выращивания, повышения эффективности производства и снижения расходов на сырье.
4. Внедрение интеллектуального производства: Благодаря достижениям в области искусственного интеллекта и больших данных, технология выращивания кристаллов SiC будет все больше использовать интеллектуальные технологии. Мониторинг и управление в реальном времени с помощью датчиков и автоматизированных систем управления повышают стабильность и управляемость процесса. Одновременно с этим, использование анализа больших данных оптимизирует данные о выращивании, тем самым улучшая качество кристаллов и эффективность производства.
Технология получения высококачественных монокристаллов карбида кремния является одним из актуальных направлений исследований в области полупроводниковых материалов. Благодаря постоянному развитию технологий, технология выращивания кристаллов карбида кремния будет продолжать развиваться и совершенствоваться, обеспечивая более прочную основу для применения карбида кремния в высокотемпературных, высокочастотных, высокомощных и других областях.
Дата публикации: 10 июля 2025 г.