1. Технологія легування порошком карбіду кремнію
Легування відповідною кількістю елемента Ce у порошку карбіду кремнію може досягти ефекту стабільного росту монокристалічної форми 4H-SiC. Практичний досвід показав, що легування елементів Ce у порошкових матеріалах може збільшити швидкість росту кристалів карбіду кремнію, що призводить до швидшого росту кристалів. Орієнтацію карбіду кремнію можна контролювати, що робить напрямок росту кристалів більш рівномірним та регулярним. Це запобігає утворенню домішок у кристалах, зменшує утворення дефектів та полегшує отримання кристалів монокристалічної форми та високоякісних кристалів. Це може перешкоджати корозії на зворотному боці кристала та збільшувати швидкість утворення монокристалів у кристалі.
2. Технологія керування градієнтом осьового та радіального температурного поля
Осьовий градієнт температури головним чином впливає на форму росту кристалів та ефективність росту кристалів. Занадто малий градієнт температури призведе до появи гетерокристалів під час процесу росту кристалів, а також вплине на швидкість перенесення газоподібних речовин, що призведе до зниження швидкості росту кристалів. Відповідні осьові та радіальні градієнти температури сприяють швидкому росту кристалів SiC та підтримують стабільність якості кристалів.
3. Технологія контролю дислокацій базисної площини (BPD)
Основною причиною утворення дефектів BPD є те, що напруга зсуву в кристалі перевищує критичну напругу зсувуКристал SiC, що призводить до активації системи ковзання. Оскільки BPD перпендикулярний напрямку росту кристалів, він утворюється переважно під час процесу росту кристалів та подальшого процесу охолодження кристалів.
4. Технологія регулювання та контролю співвідношення компонентів газової фази
У процесі росту кристалів збільшення співвідношення вуглець-кремній та співвідношення газофазних компонентів у середовищі росту є ефективним заходом для досягнення стабільного росту монокристалічної форми. Оскільки високе співвідношення вуглець-кремній може зменшити коалесценцію великих ступеней та зберегти успадкування інформації про ріст на поверхні зародкового кристала, воно може пригнічувати поліморфізм.
5. Технологія контролю низького стресу
Під час процесу росту кристалів наявність напруги може призвести до пошкодження внутрішніх кристалічних площинКарбід кремніюзгинатися, що призводить до погіршення якості кристалів і навіть розтріскування кристалів. Більше того, велике напруження може призвести до збільшення дислокацій у базовій площині пластини. Ці дефекти можуть потрапити в епітаксіальний шар під час епітаксіального процесу, серйозно впливаючи на продуктивність пристрою на пізнішому етапі.
Ось кілька методів покращення процесу зменшення напруги всередині кристала:
1. Відрегулюйте розподіл температурного поля та параметри процесу, щоб увімкнути одношарове вироблення SiCріст кристалівпротікати в умовах, максимально наближених до рівноваги.
2. Оптимізуйте структуру та форму тигля, щоб кристал міг рости якомога вільніше у необмеженому стані.
3. Щодо фіксації затравочного кристала, модифікуйте процес фіксації, щоб зменшити різницю в коефіцієнтах теплового розширення між затравочним кристалом та графітовим тримачем під час нагрівання, тим самим мінімізуючи внутрішню напругу в монокристалі 4H-SiC. Загальний підхід полягає в тому, щоб залишати зазор 2 мм між затравочним кристалом та графітовим тримачем.
4. Змініть процес відпалу кристала, застосувавши відпал з охолодженням у печі. Відрегулюйте температуру та тривалість відпалу, щоб повністю зняти внутрішню напругу в кристалі.
Забігаючи вперед, технологія отримання високоякісних монокристалів карбіду кремнію (SiC) розвиватиметься в кількох ключових напрямках:
1. Збільшення розміру пластин: Діаметр кристалів SiC збільшився з початкових міліметрів до сучасних 6-дюймових, 8-дюймових і навіть більших 12-дюймових пластин. Виготовлення більших кристалів SiC підвищує ефективність виробництва, знижує витрати та відповідає вимогам потужних пристроїв.
2. Покращення якості кристалів: Високоякісні кристали SiC мають вирішальне значення для високопродуктивних пристроїв. Незважаючи на значний прогрес, такі дефекти, як мікротрубочки, дислокації та домішки, все ще існують, що впливає на продуктивність та надійність пристроїв.
3. Зниження виробничих витрат: Відносно висока вартість отримання кристалів SiC обмежує його застосування в певних галузях. Зниження витрат може бути досягнуто шляхом оптимізації процесів вирощування, підвищення ефективності виробництва та зниження витрат на сировину.
4. Впровадження інтелектуального виробництва: З розвитком штучного інтелекту та великих даних, технологія вирощування кристалів SiC дедалі більше використовуватиме інтелект. Моніторинг та керування в режимі реального часу за допомогою датчиків та автоматизованих систем керування підвищують стабільність та керованість процесу. Одночасно використання аналітики великих даних оптимізує дані про зростання, тим самим покращуючи якість кристалів та ефективність виробництва.
Технологія отримання високоякісних монокристалів карбіду кремнію є одним із актуальних напрямків дослідження напівпровідникових матеріалів. З постійним розвитком технологій технологія вирощування кристалів карбіду кремнію продовжуватиме розвиватися та вдосконалюватися, забезпечуючи міцнішу основу для застосування карбіду кремнію у високотемпературних, високочастотних, потужних та інших галузях.
Час публікації: 10 липня 2025 р.