1. Dopningsteknik för kiselkarbidpulver
Dopning av en lämplig mängd Ce-element i kiselkarbidpulver kan uppnå effekten av stabil tillväxt av enkristallformen av 4H-SiC. Praktisk erfarenhet har visat att dopning av Ce-element i pulvermaterial kan öka tillväxthastigheten för kiselkarbidkristaller, vilket gör att kristallerna växer snabbare. Kiselkarbidens orientering kan kontrolleras, vilket gör kristallernas tillväxtriktning mer enhetlig och regelbunden. Det hämmar genereringen av föroreningar i kristaller, minskar bildandet av defekter och gör det lättare att erhålla enkristallformade kristaller och högkvalitativa kristaller. Det kan hämma korrosion på kristallens baksida och öka kristallens enkristallhastighet.
2. Axial och radial temperaturfältgradientkontrollteknik
Den axiella temperaturgradienten påverkar främst kristalltillväxtformen och kristalltillväxteffektiviteten. En för liten temperaturgradient leder till uppkomsten av heterokristaller under kristalltillväxtprocessen och påverkar även transporthastigheten för gasformiga ämnen, vilket resulterar i en minskning av kristalltillväxthastigheten. Lämpliga axiella och radiella temperaturgradienter underlättar snabb tillväxt av SiC-kristaller och bibehåller kristallkvalitetens stabilitet.
3. Styrteknik för basisk planförskjutning (BPD)
Den främsta orsaken till BPD-defektbildning är att skjuvspänningen i kristallen överstiger den kritiska skjuvspänningen förSiC-kristall, vilket leder till aktivering av glidsystemet. Eftersom BPD är vinkelrätt mot kristalltillväxtriktningen produceras det huvudsakligen under kristalltillväxtprocessen och den senare kristallkylningsprocessen.
4. Teknik för reglering och kontroll av gasfaskomponentförhållandet
I kristalltillväxtprocessen är ökning av kol-kisel-förhållandet och gasfaskomponentförhållandet i tillväxtmiljön en effektiv åtgärd för att uppnå stabil tillväxt av en enkristallform. Eftersom ett högt kol-kisel-förhållande kan minska koalescens i stora steg och bibehålla arvet av tillväxtinformation på ympkristallytan, kan det undertrycka polymorfism.
5. Lågstresskontrollteknik
Under kristalltillväxtprocessen kan närvaron av stress orsaka att kristallernas inre planSicatt böjas, vilket resulterar i dålig kristallkvalitet och till och med kristallsprickbildning. Dessutom kan stor spänning leda till en ökning av dislokationer i waferns basplan. Dessa defekter kan tränga in i det epitaxiella lagret under den epitaxiella processen, vilket allvarligt påverkar enhetens prestanda i ett senare skede.
Här är flera metoder för att förbättra processen för att minska stressen i kristallen:
1. Justera temperaturfältfördelningen och processparametrarna för att aktivera SiC-singelkristalltillväxtatt fortsätta under förhållanden så nära jämvikt som möjligt.
2. Optimera degelns struktur och form för att låta kristallen växa så fritt som möjligt i ett obegränsat tillstånd.
3. Beträffande fixering av ympkristaller, modifiera fixeringsprocessen för att minska skillnaden i värmeutvidgningskoefficienter mellan ympkristallen och grafithållaren under uppvärmning, och därigenom minimera den inre spänningen i 4H-SiC-enkristallen. En vanlig metod är att lämna ett mellanrum på 2 mm mellan ympkristallen och grafithållaren.
4. Modifiera kristallglödgningsprocessen genom att implementera ugnskyld glödgning för kristallen. Justera glödgningstemperaturen och varaktigheten för att helt frigöra den inre spänningen i kristallen.
Framöver kommer tekniken för framställning av högkvalitativ kiselkarbid (SiC) enkristall att utvecklas i flera viktiga riktningar:
1. Ökad waferstorlek: SiC-kristalldiametern har ökat från initiala millimeter till nuvarande wafers på 6 tum, 8 tum och ännu större på 12 tum. Att framställa större SiC-kristaller förbättrar produktionseffektiviteten, minskar kostnaderna och uppfyller kraven från högpresterande komponenter.
2. Förbättrad kristallkvalitet: Högkvalitativa SiC-kristaller är avgörande för högpresterande komponenter. Även om betydande framsteg har gjorts kvarstår defekter som mikrorör, dislokationer och föroreningar, vilket påverkar komponenternas prestanda och tillförlitlighet.
3. Minska produktionskostnader: Den relativt höga kostnaden för SiC-kristallframställning begränsar dess tillämpning inom vissa områden. Kostnadsminskningar kan uppnås genom att optimera tillväxtprocesser, förbättra produktionseffektiviteten och sänka råvarukostnaderna.
4. Implementering av intelligent tillverkning: Med framsteg inom AI och big data kommer SiC-kristalltillväxttekniken i allt högre grad att omfatta intelligens. Realtidsövervakning och styrning via sensorer och automatiserade styrsystem förbättrar processstabilitet och styrbarhet. Samtidigt optimerar utnyttjande av big data-analys tillväxtdata, vilket förbättrar kristallkvaliteten och produktionseffektiviteten.
Framställningstekniken för högkvalitativa kiselkarbidkristaller är en av de nuvarande heta områdena inom forskning om halvledarmaterial. Med den kontinuerliga teknikutvecklingen kommer kiselkarbidkristalltillväxttekniken att fortsätta att utvecklas och förbättras, vilket ger en mer solid grund för tillämpningen av kiselkarbid inom högtemperatur, högfrekvens, hög effekt och andra områden.
Publiceringstid: 10 juli 2025