SiCuly zolak aralygy, ýokary ýylylyk geçirijiligi, ýokary kritiki döwülme meýdanynyň güýji we ýokary elektron doýgunlyk tizligi ýaly häsiýetlere eýedir. Ol ýokary temperatura, ýokary basyş, ýokary ýygylyk we ýokary kuwwatlylyk şertlerinde ulanylyş talaplaryna laýyk gelip biler. Ol täze energiýa ulaglarynda, fotowoltaikada, senagat gözegçiliginde, radio ýygylykly aragatnaşykda we beýleki ugurlarda giňden ulanylyp bilner. Degişli pudaklaryň çalt ösmegi bilen, kremniý karbidi bilen görkezilen üçünji nesil ýarymgeçirijiler bazary täze mümkinçilikleri döretdi.
Kristal ösüşi kremniý karbidiniň substrat önümçiliginiň esasy halkasydyr we esasy enjam kristal ösüş peçidir. Adaty kristal kremniý derejeli kristal ösüş peçlerine meňzeş, peçiň gurluşy gaty çylşyrymly däl. Ol esasan peçiň göwresinden, ýyladyş ulgamyndan, spiral geçiriji mehanizmden, wakuum toplamak we ölçemek ulgamyndan, gaz ýoly ulgamyndan, sowadyş ulgamyndan, dolandyryş ulgamyndan we ş.m. ybarat. Termal meýdan we proses şertleri kremniý karbidiniň kristal hiliniň, ölçeginiň, geçirijiliginiň we beýleki esasy görkezijileriniň esasy görkezijilerini kesgitleýär.
I. Kremniý karbidiniň kristallaryny ösdürmek tehnologiýasyndaky kynçylyklar
Kremniý karbidiniň kristal ösüş temperaturasy örän ýokary we ony gözegçilikde saklap bolmaýar, şonuň üçin esasy kynçylyk prosesiň özünde ýatyr:
(1)Termal meýdany dolandyrmakda kynçylykÝapyk ýokary temperatura boşlugynyň gözegçiligi kyn we gözegçilik edip bolmaýar. Awtomatlaşdyrmagyň ýokary derejesine eýe bolan we kristal ösüş prosesini synlap, dolandyryp we sazlap bolýan däp bolan kremniý esasly ergin bilen çekilýän kristal ösüş enjamlaryndan tapawutlylykda, kremniý karbidi kristallary 2000°C-den ýokary ýokary temperatura gurşawynda ýapyk giňişlikde ösýär we önümçilik wagtynda ösüş temperaturasyny takyk gözegçilikde saklamak zerurdyr, bu bolsa temperatura gözegçiligini kynlaşdyrýar;
(2)Kristal görnüşini dolandyrmakda kynçylykMikrotrubalar, polimorfik goşulmalar, dislokasiýalar we beýleki kemçilikler ösüş prosesinde ýüze çykmaga meýilli bolýar we olar biri-birine täsir edýär we ösýär. Mikrotrubalar (MP) birnäçe mikrondan onlarça mikrona çenli ölçegli, enjamlaryň iň uly kemçilikleri bolan ötürüji görnüşli kemçiliklerdir. Kremniý karbidiniň monokristallary 200-den gowrak dürli kristal görnüşlerini öz içine alýar, ýöne diňe birnäçe kristal gurluşlary (4H görnüşi) önümçilik üçin zerur bolan ýarymgeçiriji materiallardyr. Kristal görnüşiniň özgermegi ösüş prosesinde ýüze çykmaga meýilli bolup, polimorfik goşulyş kemçiliklerine getirýär. Şonuň üçin kremniý-uglerod gatnaşygy, ösüş temperaturasynyň gradienti, kristal ösüş tizligi we gaz akymynyň basyşy ýaly parametrleri takyk gözegçilikde saklamak zerurdyr.
Mundan başga-da, kremniý karbidiniň monokristal ösüşiniň termal meýdanynda temperatura gradienti bar, bu bolsa kristal ösüş prosesinde tebigy içki stres we netijede dislokasiýalara (bazal tekizlik dislokasiýa BPD, wint dislokasiýa TSD, gyra dislokasiýa TED) getirýär we şeýdip soňraky epitaksiýanyň we enjamlaryň hiline we işine täsir edýär.
(3)Kyn doping gözegçiligiUgurly lehimli geçiriji kristal almak üçin daşarky hapaçylyklaryň girizilmegine berk gözegçilik edilmelidir;
(4)Ösüş tizligi haýalKremniý karbidiniň ösüş depgini örän haýal. Adatykremniý materiallaryKristal taýajyklara öwrülmek üçin diňe 3 gün gerek, kremniý karbidiniň kristal taýajyklary bolsa 7 gün gerek. Bu bolsa kremniý karbidiniň tebigy ýagdaýda önümçilik netijeliliginiň pes bolmagyna we önümçiligiň örän çäkli bolmagyna getirýär.
Beýleki tarapdan, kremniý karbidiniň epitaksial ösüşiniň parametrleri örän talap ediji, şol sanda enjamyň howa geçirmezligi, reaksiýa kamerasyndaky gaz basyşynyň durnuklylygy, gazyň giriziliş wagtynyň takyk gözegçiligi, gaz gatnaşygynyň takyklygy we çökündi temperaturasynyň berk dolandyrylmagy. Hususan-da, enjamyň çydamly naprýaženiýe derejesiniň gowulanmagy bilen, epitaksial plastinkanyň esasy parametrlerini dolandyrmagyň kynçylygy ep-esli artdy.
Mundan başga-da, epitaksial gatlagyň galyňlygynyň artmagy bilen, galyňlygy üpjün etmek bilen, garşylygyň deňligini nädip gözegçilikde saklamak we kemçilikleriň dykyzlygyny azaltmak ýene bir uly kynçylyga öwrüldi. Elektrikleşdirilen dolandyryş ulgamynda dürli parametrleriň takyk we durnukly düzgünleşdirilmegini üpjün etmek üçin ýokary takyklykly datçikleri we hereketlendirijileri birleşdirmek zerurdyr. Şol bir wagtyň özünde, dolandyryş algoritmini optimizirlemek hem örän möhümdir. Dürli üýtgeşmelere uýgunlaşmak üçin, gözegçilik strategiýasyny yzyna gaýtarma signalyna laýyklykda real wagt režiminde sazlap bilmelidir.kremniý karbidiniň epitaksial ösüşiproses.
Ⅱ. Kremniý karbid substratlaryny öndürmekdäki esasy kynçylyklar:
1. Ösüş temperaturasy 2000℃-den ýokary, bu bolsa kremniýiň temperaturasyndan iki esse ýokary.
2. Kristal sterženiň galyňlygy kristal ösüş döwründe az bolýar we 2 sm kremniý karbid kristal sterženi 7 günde ösýär.
3. Kristal görnüşine bolan talaplar ýokary we kristal gurluşly diňe birnäçe monokristal kremniý karbidi bar.
4. Kesişiň aşynmagy ýokary, kremniý karbidi bolsa örän ýokary berklige eýedir.
Gysgaça aýdylanda, gymmat wagt çykdajylary we çylşyrymly gaýtadan işlemek tehnologiýasy kremniý karbidiniň ulanylyşyny çäklendirýän kremniý karbidiniň substratlarynyň ýokary bahasyny kesgitleýär.
III. Kristal ösüş peçleriniň klassifikasiýa
Dürli gyzdyryş usullaryna görä, kristal ösüş peçlerini induksiýa görnüşine we garşylyk görnüşine bölmek bolýar. Häzirki wagtda bazardaky enjamlaryň köpüsi induksiýa görnüşine degişlidir, bu bolsa arzan baha, ýönekeý gurluş, amatly tehniki hyzmat we ýokary termal netijelilik ýaly artykmaçlyklara eýedir. Şeýle-de bolsa, elektromagnit induksiýa täsiri sebäpli, induksiýa gyzdyryşynyň ok boýunça temperaturasy we radial temperaturasy birleşdirilendir we kristal ösüş tizligini hem-de kristal ösüş hilini hasaba almak mümkin däl.
Garşylykly termal meýdan ösüş platformasy degişlilikde ok boýunça temperatura we radial temperatura takyk gözegçilik edip bilýär, bu bolsa uly ölçegli kristallaryň ösüşine ýardam edýär we kristallaryň ösüş tizligini ýokarlandyrýar. Ol geljekki ýokary hilli 8 dýuýmly kremniý karbid kristallarynyň ösüşi üçin çözgütleriň biridir.
Induksiýa usuly bilen garşylyk usulynyň deňeşdirmesi:
| Induksiýa usuly | Garşylyk usuly | |
| Iş prinsipi | Induksiýa gyzdyrmak elektrik togunyň magnit täsirini ulanyp, iş böleginiň ýüz gatlagynda induksiýa edilen toguň deňeşdirme boýunça ýokary dykyzlygyny döredýän, ony çalt awstenit ýagdaýyna çenli gyzdyrýan we soňra martensit gurluşyny almak üçin çalt sowatýan ýylylyk bilen işläp bejeriş usulydyr. | Garşylykly gyzdyrmak, geçirijiden geçýän toguň öndürýän Joul ýylylygyny ýylylyk çeşmesi hökmünde ulanýar. Ony iki kategoriýa bölmek bolýar: gytaklaýyn garşylykly gyzdyrmak (elektrik gyzdyryjy element ýa-da geçiriji gurşaw) we göni garşylykly gyzdyrmak. |
| Temperatura gözegçiligi | Induksiýa usuly içki magnit meýdanyny tigeliň daşyndaky induksiýa spiraly arkaly gyzdyrýar. Gyzdyryş tizligi çalt, ýöne induksiýa spiraly bilen tigeliň arasyndaky aralyk uzak, radiasiýa meýdany dargaýar we tigeliň ýüzüniň gorizontal ugurda ýylylyk öndürmegini takyk dolandyrmak kyn. | Garşylyk usuly tigeliň golaýynda ýerleşýän aýratyn gyzdyryjyny goýýar. Gyzdyryjyny sazlamak arkaly tigeliň ýüzüniň temperaturasyny has takyk dolandyryp bolýar. |
| Uly ölçegli kristallaryň ösüşi | Induksiýa usulynyň termal meýdan gurluşyna birnäçe gyzdyryjy spirallar goşulanda, magnit meýdanlary biri-biri bilen özara täsirleşip biler, netijede magnit meýdany we ýylylyk dizaýn maksadyna laýyklykda aňsatlyk bilen paýlanmaýar, bu bolsa gyzdyryjy täsire we kristallaryň ösmegine täsir edýär. | Kristal ösüş enjamlary üçin garşylykly gyzdyryjy köp basgançakly garaşsyz dolandyryşly gyzdyryjy ulgamy dizaýn etmek has aňsat we enjamyň özüniň radial gradienti kiçi, bu bolsa uly ölçegli kristal ösüş zerurlyklaryny kanagatlandyryp biler. |
| Kristal ösüş sikli | Induksiýa usuly bilen kristallaryň ösüşi takmynan 10 gün, ýumşatmak 10-15 gün we umumy ösüş sikli 20-25 gün dowam edýär. | Kristal ösüş sikli takmynan 5-7 gün dowam edýär we ony awtomatiki usulda tawlap bolýar we elektrik kesilenden soň temperatura haýal-haýal düşýär. |
| Energiýa sarp edilişi | Garşylyk usulynyň energiýa sarp edilişi induksiýa usulyna garanyňda 2-3 esse ýokarydyr. | |
| Hasyl derejesi | Garşylyk usuly bilen kristal ösdüriji peç arkaly ösdürilip ýetişdirilen kristallaryň hasyllylygy induksiýa usuly bilen kristal ösdüriji peç bilen deňeşdirilende ep-esli ýokarlanýar. | |
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 24-nji iýuny