1. Silisyum karbür tozu katkılama teknolojisi
Silisyum karbür tozuna uygun miktarda Se elementi eklenmesi, 4H-SiC'nin tek kristal formunun kararlı büyümesini sağlayabilir. Pratik deneyimler, toz malzemelere Se elementi eklenmesinin silisyum karbür kristallerinin büyüme hızını artırarak kristallerin daha hızlı büyümesini sağladığını göstermiştir. Silisyum karbürün yönlenmesi kontrol edilebilir, böylece kristal büyüme yönü daha düzgün ve düzenli hale gelir. Kristallerde safsızlık oluşumunu engeller, kusurların oluşumunu azaltır ve tek kristal formunda ve yüksek kaliteli kristaller elde etmeyi kolaylaştırır. Kristalin arka yüzeyindeki korozyonu engelleyebilir ve kristalin tek kristal oranını artırabilir.
2. Eksenel ve radyal sıcaklık alanı gradyan kontrol teknolojisi
Eksenel sıcaklık gradyanı esas olarak kristal büyüme şeklini ve kristal büyüme verimliliğini etkiler. Çok küçük bir sıcaklık gradyanı, kristal büyüme sürecinde heterokristallerin oluşmasına yol açar ve ayrıca gaz halindeki maddelerin taşınma hızını etkileyerek kristal büyüme hızında azalmaya neden olur. Uygun eksenel ve radyal sıcaklık gradyanları, SiC kristallerinin hızlı büyümesini kolaylaştırır ve kristal kalitesinin istikrarlı kalmasını sağlar.
3. Temel düzlem dislokasyonu (BPD) kontrol teknolojisi
BPD kusurunun oluşmasının temel nedeni, kristaldeki kayma geriliminin kritik kayma gerilimini aşmasıdır.SiC kristaliBu durum, kayma sisteminin aktivasyonuna yol açar. BPD, kristal büyüme yönüne dik olduğundan, esas olarak kristal büyüme süreci ve daha sonraki kristal soğutma süreci sırasında üretilir.
4. Gaz fazı bileşen oranı düzenleme ve kontrol teknolojisi
Kristal büyüme sürecinde, büyüme ortamındaki karbon-silikon oranının ve gaz fazı bileşen oranının artırılması, tek kristal formunun kararlı büyümesini sağlamak için etkili bir önlemdir. Yüksek karbon-silikon oranı, büyük basamak birleşmesini azaltabildiği ve tohum kristal yüzeyindeki büyüme bilgilerinin korunmasını sağlayabildiği için polimorfizmi bastırabilir.
5. Düşük gerilim kontrol teknolojisi
Kristal büyüme süreci sırasında, gerilimin varlığı kristalin iç düzlemlerinin bozulmasına neden olabilir.SiCBükülmeye bağlı olarak kristal kalitesi düşer ve hatta kristal çatlamasına yol açar. Dahası, yüksek gerilim, yonga levhasının taban düzleminde dislokasyonların artmasına neden olabilir. Bu kusurlar, epitaksiyel işlem sırasında epitaksiyel tabakaya girebilir ve cihazın performansını daha sonraki aşamada ciddi şekilde etkileyebilir.
Kristal içindeki stresi azaltma sürecini iyileştirmek için çeşitli yöntemler şunlardır:
1. SiC tekli üretimini sağlamak için sıcaklık alanı dağılımını ve işlem parametrelerini ayarlayın.kristal büyümesiMümkün olduğunca dengeye yakın koşullar altında ilerlemek.
2. Kristalin mümkün olduğunca serbest ve kısıtlanmamış bir durumda büyümesine olanak sağlamak için potanın yapısını ve şeklini optimize edin.
3. Tohum kristalinin sabitlenmesiyle ilgili olarak, ısıtma sırasında tohum kristali ile grafit tutucu arasındaki termal genleşme katsayılarındaki farkı azaltmak ve böylece 4H-SiC tek kristali içindeki iç gerilimi en aza indirmek için sabitleme işlemini değiştirin. Yaygın bir yaklaşım, tohum kristali ile grafit tutucu arasında 2 mm'lik bir boşluk bırakmaktır.
4. Kristal tavlama işlemini, fırında soğutmalı tavlama uygulayarak değiştirin. Kristal içindeki gerilimi tamamen gidermek için tavlama sıcaklığını ve süresini ayarlayın.
İleriye baktığımızda, yüksek kaliteli silisyum karbür (SiC) tek kristal hazırlama teknolojisinin birkaç önemli yönde gelişmesi bekleniyor:
1. Yonga levha boyutunun artırılması: SiC kristal çapı, başlangıçtaki milimetrelerden günümüzdeki 6 inç, 8 inç ve hatta daha büyük 12 inç yonga levhalarına kadar ilerleme kaydetmiştir. Daha büyük SiC kristalleri hazırlamak, üretim verimliliğini artırır, maliyetleri düşürür ve yüksek güçlü cihazların taleplerini karşılar.
2. Kristal kalitesinin iyileştirilmesi: Yüksek performanslı cihazlar için yüksek kaliteli SiC kristalleri çok önemlidir. Önemli ilerlemeler kaydedilmiş olsa da, mikro borular, dislokasyonlar ve safsızlıklar gibi kusurlar hala mevcut olup, cihaz performansını ve güvenilirliğini etkilemektedir.
3. Üretim maliyetlerinin düşürülmesi: SiC kristali hazırlamanın nispeten yüksek maliyeti, bazı alanlardaki uygulamalarını sınırlamaktadır. Maliyet düşürme, büyüme süreçlerinin optimize edilmesi, üretim verimliliğinin artırılması ve hammadde giderlerinin azaltılmasıyla sağlanabilir.
4. Akıllı üretim uygulaması: Yapay zeka ve büyük veri alanındaki gelişmelerle birlikte, SiC kristal büyüme teknolojisi giderek daha fazla zekayı benimseyecektir. Sensörler ve otomatik kontrol sistemleri aracılığıyla gerçek zamanlı izleme ve kontrol, süreç istikrarını ve kontrol edilebilirliğini artırır. Eş zamanlı olarak, büyük veri analitiğinden yararlanılarak büyüme verileri optimize edilir, böylece kristal kalitesi ve üretim verimliliği iyileştirilir.
Yüksek kaliteli silisyum karbür tek kristallerinin hazırlanma teknolojisi, yarı iletken malzeme araştırmalarında güncel ilgi alanlarından biridir. Teknolojinin sürekli ilerlemesiyle birlikte, silisyum karbür kristal büyüme teknolojisi gelişmeye ve iyileşmeye devam edecek ve silisyum karbürün yüksek sıcaklık, yüksek frekans, yüksek güç ve diğer alanlardaki uygulamaları için daha sağlam bir temel sağlayacaktır.
Yayın tarihi: 10 Temmuz 2025