1. Tehnologija dopiranja s silicijevim karbidnim prahom
Z dopiranjem ustrezne količine elementa Ce v prahu silicijevega karbida se lahko doseže učinek stabilne rasti monokristalne oblike 4H-SiC. Praktične izkušnje so pokazale, da lahko dopiranje elementov Ce v praškastih materialih poveča hitrost rasti kristalov silicijevega karbida, zaradi česar kristali rastejo hitreje. Orientacijo silicijevega karbida je mogoče nadzorovati, zaradi česar je smer rasti kristalov bolj enakomerna in pravilna. Zavira nastajanje nečistoč v kristalih, zmanjšuje nastanek napak in olajša pridobivanje monokristalnih kristalov in visokokakovostnih kristalov. Lahko zavira korozijo na hrbtni strani kristala in poveča stopnjo rasti monokristalov v kristalu.
2. Tehnologija nadzora gradienta aksialnega in radialnega temperaturnega polja
Aksialni temperaturni gradient vpliva predvsem na obliko rasti kristalov in učinkovitost rasti kristalov. Premajhen temperaturni gradient bo povzročil pojav heterokristalov med procesom rasti kristalov in vplival tudi na hitrost transporta plinastih snovi, kar ima za posledico zmanjšanje hitrosti rasti kristalov. Ustrezni aksialni in radialni temperaturni gradienti omogočajo hitro rast kristalov SiC in ohranjajo stabilnost kakovosti kristalov.
3. Tehnologija nadzora dislokacije osnovne ravnine (BPD)
Glavni vzrok za nastanek napake BPD je, da strižna napetost v kristalu presega kritično strižno napetostKristal SiC, kar vodi do aktivacije sistema zdrsa. Ker je BPD pravokoten na smer rasti kristala, nastane predvsem med procesom rasti kristala in kasnejšim procesom hlajenja kristala.
4. Tehnologija regulacije in krmiljenja razmerja komponent plinske faze
V procesu rasti kristalov je povečanje razmerja med ogljikom in silicijem ter razmerja komponent plinske faze v rastnem okolju učinkovit ukrep za doseganje stabilne rasti monokristalne oblike. Ker lahko visoko razmerje med ogljikom in silicijem zmanjša koalescenco velikih stopenj in ohrani dedovanje rastnih informacij na površini semenskega kristala, lahko zavira polimorfizem.
5. Tehnologija za nadzor nizkega stresa
Med procesom rasti kristalov lahko prisotnost napetosti povzroči, da se notranje kristalne ravnineSiCupogibati, kar povzroči slabo kakovost kristalov in celo razpoke kristalov. Poleg tega lahko velika napetost povzroči povečanje dislokacij v osnovni ravnini rezine. Te napake lahko med epitaksialnim postopkom prodrejo v epitaksialno plast, kar v poznejši fazi resno vpliva na delovanje naprave.
Tukaj je več metod za izboljšanje postopka za zmanjšanje napetosti znotraj kristala:
1. Prilagodite porazdelitev temperaturnega polja in procesne parametre, da omogočite enojni SiCrast kristalovnadaljevati v pogojih, ki so čim bližje ravnovesju.
2. Optimizirajte strukturo in obliko lončka, da bo kristal lahko čim bolj prosto rasel v neomejenem stanju.
3. Glede fiksacije semenskega kristala spremenite postopek fiksiranja, da zmanjšate razliko v koeficientih toplotnega raztezanja med semenskim kristalom in grafitnim držalom med segrevanjem, s čimer zmanjšate notranje napetosti v monokristalu 4H-SiC. Običajen pristop je, da se med semenskim kristalom in grafitnim držalom pusti 2 mm reže.
4. Spremenite postopek žarjenja kristala z uporabo žarjenja s hlajenjem v peči. Prilagodite temperaturo in trajanje žarjenja, da popolnoma sprostite notranje napetosti v kristalu.
V prihodnosti se bo tehnologija priprave visokokakovostnih monokristalov silicijevega karbida (SiC) razvijala v več ključnih smereh:
1. Povečanje velikosti rezin: Premer kristalov SiC se je od začetnih milimetrov povečal na trenutne 6-palčne, 8-palčne in celo večje 12-palčne rezine. Priprava večjih kristalov SiC povečuje učinkovitost proizvodnje, zmanjšuje stroške in izpolnjuje zahteve visokozmogljivih naprav.
2. Izboljšanje kakovosti kristalov: Visokokakovostni kristali SiC so ključnega pomena za visokozmogljive naprave. Čeprav je bil dosežen znaten napredek, napake, kot so mikrocevke, dislokacije in nečistoče, še vedno obstajajo, kar vpliva na delovanje in zanesljivost naprav.
3. Znižanje proizvodnih stroškov: Relativno visoki stroški priprave kristalov SiC omejujejo njegovo uporabo na določenih področjih. Znižanje stroškov je mogoče doseči z optimizacijo procesov rasti, izboljšanjem učinkovitosti proizvodnje in znižanjem stroškov surovin.
4. Uvajanje inteligentne proizvodnje: Z napredkom umetne inteligence in velikih podatkov bo tehnologija rasti kristalov SiC vse bolj vključevala inteligenco. Spremljanje in nadzor v realnem času prek senzorjev in avtomatiziranih krmilnih sistemov izboljšujeta stabilnost in nadzor procesov. Hkrati uporaba analitike velikih podatkov optimizira podatke o rasti, s čimer se izboljša kakovost kristalov in učinkovitost proizvodnje.
Tehnologija priprave visokokakovostnih monokristalov silicijevega karbida je ena od trenutnih vročih točk v raziskavah polprevodniških materialov. Z nenehnim napredkom tehnologije se bo tehnologija rasti kristalov silicijevega karbida še naprej razvijala in izboljševala, kar bo zagotovilo trdnejšo podlago za uporabo silicijevega karbida na področju visokih temperatur, visokih frekvenc, visokih moči in drugih področij.
Čas objave: 10. julij 2025