SiCMibanda ciri-ciri celah pita anu ageung, konduktivitas termal anu luhur, kakuatan medan breakdown kritis anu luhur, sareng laju drift saturasi éléktron anu luhur. Éta tiasa nyumponan sarat aplikasi dina kaayaan suhu anu luhur, tekanan anu luhur, frékuénsi anu luhur, sareng kakuatan anu luhur. Éta tiasa dianggo sacara lega dina kendaraan énergi énggal, fotovoltaik, kontrol industri, komunikasi frékuénsi radio sareng widang sanésna. Kalayan kamekaran industri anu aya hubunganana anu gancang, pasar semikonduktor generasi katilu anu diwakilan ku silikon karbida parantos ngabagéakeun kasempetan énggal.
Tumuwuhna kristal mangrupikeun inti tina produksi substrat silikon karbida, sareng alat inti na nyaéta tungku tumuh kristal. Sarupa sareng tungku tumuh kristal kelas silikon kristal tradisional, struktur tungku henteu rumit pisan. Éta utamina diwangun ku awak tungku, sistem pemanasan, mékanisme transmisi koil, sistem akuisisi sareng pangukuran vakum, sistem jalur gas, sistem pendingin, sistem kontrol, jsb. Médan termal sareng kaayaan prosés nangtukeun indikator konci kualitas kristal silikon karbida, ukuran, konduktivitas sareng indikator konci anu sanés.
Ⅰ. Kasusah dina téknologi kamekaran kristal silikon karbida
Suhu kamekaran kristal silikon karbida kacida luhurna sareng teu tiasa diawaskeun, janten kasusah utama aya dina prosésna sorangan:
(1)Kasusah dina ngadalikeun widang termal: Ngawaskeun rongga suhu luhur anu katutup téh hésé sareng teu tiasa dikontrol. Teu sapertos alat pertumbuhan kristal anu ditarik larutan berbasis silikon tradisional, anu gaduh tingkat otomatisasi anu luhur sareng prosés pertumbuhan kristal tiasa dititénan, dikontrol sareng disaluyukeun, kristal silikon karbida tumbuh dina rohangan katutup dina lingkungan suhu luhur di luhur 2.000°C, sareng suhu pertumbuhan kedah dikontrol sacara tepat nalika produksi, anu ngajantenkeun kontrol suhu hésé;
(2)Kasusah dina ngadalikeun bentuk kristalMikropipa, inklusi polimorfik, dislokasi, sareng cacad sanésna condong kajadian nalika prosés kamekaran, sareng silih mangaruhan sareng mekar. Mikropipa (MP) nyaéta cacad tipe-liwat kalayan ukuran sababaraha mikron dugi ka puluhan mikron, anu mangrupikeun cacad anu parah pikeun alat-alat. Kristal tunggal silikon karbida ngawengku langkung ti 200 bentuk kristal anu béda, tapi ngan ukur sababaraha struktur kristal (Tipe 4H) nyaéta bahan semikonduktor anu diperyogikeun pikeun produksi. Transformasi bentuk kristal condong lumangsung salami prosés kamekaran, anu ngahasilkeun cacad inklusi polimorfik. Ku alatan éta, perlu pikeun ngontrol parameter sapertos babandingan silikon-karbon, gradien suhu kamekaran, laju kamekaran kristal, sareng tekanan aliran gas sacara akurat.
Salian ti éta, aya gradien suhu dina widang termal kamekaran kristal tunggal silikon karbida, anu ngabalukarkeun setrés internal asli sareng dislokasi anu dihasilkeun (dislokasi bidang basal BPD, dislokasi sekrup TSD, dislokasi ujung TED) salami prosés kamekaran kristal, sahingga mangaruhan kualitas sareng kinerja epitaksi sareng alat-alat salajengna.
(3)Kontrol doping anu hésé: Panambahan pangotor éksternal kedah dikontrol sacara ketat pikeun kéngingkeun kristal konduktif kalayan doping arah;
(4)Laju pertumbuhan anu launLaju tumuwuhna silikon karbida téh laun pisan. Sacara tradisionalbahan silikonngan ukur peryogi 3 dinten kanggo janten batang kristal, sedengkeun batang kristal silikon karbida peryogi 7 dinten. Ieu nyababkeun efisiensi produksi silikon karbida anu sacara alami langkung handap sareng kaluaran anu terbatas pisan.
Di sisi séjén, parameter kamekaran epitaksial silikon karbida kacida nungtutna, kalebet kedap udara alat, stabilitas tekanan gas dina rohangan réaksi, kontrol anu tepat tina waktos bubuka gas, akurasi babandingan gas, sareng manajemen suhu déposisi anu ketat. Khususna, kalayan ningkatna tingkat tegangan tahan alat, kasusah pikeun ngontrol parameter inti wafer epitaksial parantos ningkat sacara signifikan.
Salian ti éta, kalayan ningkatna ketebalan lapisan epitaksial, kumaha ngontrol keseragaman résistansi sareng ngirangan kapadetan cacad bari mastikeun ketebalan parantos janten tantangan utama anu sanés. Dina sistem kontrol listrik, perlu pikeun ngahijikeun sénsor sareng aktuator presisi tinggi pikeun mastikeun yén rupa-rupa parameter tiasa diatur sacara akurat sareng stabil. Dina waktos anu sami, optimasi algoritma kontrol ogé penting pisan. Éta kedah tiasa nyaluyukeun strategi kontrol sacara real time numutkeun sinyal eupan balik pikeun adaptasi kana rupa-rupa parobihan dinapertumbuhan epitaksial silikon karbidaprosés.
Ⅱ. Kasulitan utama dina pembuatan substrat silikon karbida:
1. Suhu kamekaranana di luhur 2000℃, anu dua kali langkung luhur tibatan silikon.
2. Kandel batang kristal téh leutik nalika période tumuwuhna kristal, sarta batang kristal silikon karbida 2cm tumuwuh dina 7 poé.
3. Sarat tipe kristalna luhur, sareng ngan aya sababaraha silikon karbida kristal tunggal kalayan struktur kristal.
4. Daya tahan motongna luhur, sareng silikon karbida gaduh karasana anu luhur pisan.
Singkatna, biaya waktos anu mahal sareng téknologi pamrosésan anu rumit nangtukeun biaya substrat silikon karbida anu luhur, anu ngawatesan panggunaan silikon karbida.
III. Klasifikasi tungku pertumbuhan kristal
Numutkeun rupa-rupa metode pemanasan, tungku pertumbuhan kristal tiasa dibagi kana jinis induksi sareng jinis résistansi. Ayeuna, kaseueuran alat di pasar nyaéta jinis induksi, anu gaduh kaunggulan biaya rendah, struktur saderhana, pangropéa anu merenah sareng efisiensi termal anu luhur. Nanging, kusabab pangaruh induksi éléktromagnétik, suhu aksial sareng suhu radial pemanasan induksi digabungkeun, sareng mustahil pikeun merhatoskeun kecepatan pertumbuhan kristal sareng kualitas pertumbuhan kristal.
Platform kamekaran médan termal résistansi tiasa ngontrol suhu aksial sareng suhu radial sacara akurat, anu ngadukung kamekaran kristal ukuran ageung sareng ningkatkeun laju kamekaran kristal. Éta mangrupikeun salah sahiji solusi pikeun kamekaran kristal silikon karbida 8 inci anu kualitasna luhur di masa depan.
Babandingan antara metode induksi sareng metode résistansi:
| Métode induksi | Métode résistansi | |
| Prinsip kerja | Pemanasan induksi nyaéta metode perlakuan panas anu ngagunakeun pangaruh magnét arus listrik pikeun nyiptakeun kapadetan arus induksi anu relatif luhur dina lapisan permukaan benda kerja, gancang manaskeunana kana kaayaan austenit, teras gancang niiskeunana pikeun kéngingkeun struktur martensitik. | Pemanasan résistansi ngagunakeun panas Joule anu dihasilkeun ku arus anu ngaliwatan konduktor salaku sumber panas. Ieu tiasa dibagi kana dua kategori: pemanasan résistansi teu langsung (élémen pemanasan listrik atanapi média konduktif) sareng pemanasan résistansi langsung. |
| Kontrol suhu | Métode induksi manaskeun médan magnét internal ngaliwatan koil induksi di luar wadah. Laju pemanasanana gancang, tapi jarak antara koil induksi sareng wadahna jauh, daérah radiasi sumebar, sareng hésé pikeun ngontrol sacara akurat generasi panas tina permukaan wadah dina arah horizontal. | Métode résistansi netepkeun pemanas anu misah, anu caket kana wadahna. Ku cara nyaluyukeun pemanas, suhu permukaan wadahna tiasa dikontrol langkung akurat. |
| Tumuwuhna kristal ukuran badag | Nalika nambahkeun sababaraha koil pemanasan kana struktur medan termal metode induksi, medan magnét tiasa silih campur, anu nyababkeun medan magnét sareng panas henteu gampang disebarkeun numutkeun tujuan desain, anu mangaruhan pangaruh pemanasan sareng kamekaran kristal. | Leuwih gampang pikeun ngarancang sistem pemanasan kontrol mandiri multi-tahap pikeun alat pertumbuhan kristal pemanasan résistansi, sareng gradien radial alat éta sorangan leutik, anu tiasa nyumponan kabutuhan pertumbuhan kristal ukuran ageung. |
| Siklus kamekaran kristal | Métode induksi tumuwuhna kristal butuh waktu kira-kira 10 poé, annealing butuh waktu 10-15 poé, sarta siklus tumuwuhna sakabéhna nyaéta 20-25 poé. | Siklus kamekaran kristal sakitar 5-7 dinten, sareng éta tiasa dipanaskeun sacara otomatis, sareng suhu turun laun saatos listrik pareum. |
| Konsumsi énergi | Konsumsi énergi tina metode résistansi 2-3 kali langkung luhur tibatan metode induksi. | |
| Tingkat hasil | Hasil kristal anu dipelak ku tungku pertumbuhan kristal metode résistansi ningkat pisan dibandingkeun sareng tungku pertumbuhan kristal metode induksi. | |
Waktos posting: 24-Jun-2025