Главните методи за подготовка на силициумски монокристали вклучуваат: физички транспорт на пареа (PVT), раст на раствор од горно сеење (TSSG) и хемиско таложење на пареа на висока температура (HT-CVD). Меѓу нив, PVT методот е широко прифатен во индустриското производство поради неговата едноставна опрема, леснотија на контрола и ниски трошоци за опрема и работа.
Клучни технички точки за PVT раст на кристали од силициум карбид
При одгледување кристали од силициум карбид со користење на методот на физички транспорт на пареа (PVT), мора да се земат предвид следниве технички аспекти:
- Чистота на графитните материјали во комората за раст: Содржината на нечистотии во графитните компоненти мора да биде под 5×10⁻⁶, додека содржината на нечистотии во изолациониот филц мора да биде под 10×10⁻⁶. Елементите како што се B и Al треба да се чуваат под 0,1×10⁻⁶.
- Правилен избор на поларитет на семенскиот кристал: Емпириските студии покажуваат дека површината C (0001) е погодна за одгледување на 4H-SiC кристали, додека површината Si (0001) се користи за одгледување на 6H-SiC кристали.
- Употреба на кристали со семе надвор од оската: кристалите со семе надвор од оската можат да ја променат симетријата на растот на кристалите, намалувајќи ги дефектите во кристалот.
- Висококвалитетен процес на врзување на кристали од семе.
- Одржување на стабилноста на интерфејсот за раст на кристалите за време на циклусот на раст.
Клучни технологии за раст на кристали од силициум карбид
- Технологија на допинг за силициум карбиден прав
Допирањето на силициум карбидниот прав со соодветна количина Ce може да го стабилизира растот на 4H-SiC монокристалите. Практичните резултати покажуваат дека допирањето со Ce може:
- Зголемете ја стапката на раст на кристалите од силициум карбид.
- Контролирајте ја ориентацијата на растот на кристалите, правејќи ја поуниформна и поредовна.
- Го потиснува создавањето на нечистотии, намалувајќи ги дефектите и олеснувајќи го производството на монокристални и висококвалитетни кристали.
- Инхибираат задната корозија на кристалот и го подобруваат приносот на монокристал.
- Технологија за контрола на аксијален и радијален градиент на температурата
Аксијалниот температурен градиент првенствено влијае на видот и ефикасноста на растот на кристалите. Претерано мал температурен градиент може да доведе до формирање на поликристали и да ги намали стапките на раст. Соодветните аксијални и радијални температурни градиенти овозможуваат брз раст на SiC кристалите, а воедно одржуваат стабилен квалитет на кристалите. - Технологија за контрола на дислокација на базална рамнина (BPD)
BPD дефектите главно се јавуваат кога смолкнувањето во кристалот го надминува критичното смолкнување на SiC, активирајќи ги системите на лизгање. Бидејќи BPD се нормални на насоката на раст на кристалот, тие првенствено се формираат за време на растот и ладењето на кристалот. - Технологија за прилагодување на односот на составот на фазите на пареа
Зголемувањето на односот јаглерод-силициум во средината за раст е ефикасна мерка за стабилизирање на растот на монокристалите. Повисокиот однос јаглерод-силициум го намалува групирањето во големи чекори, ги зачувува информациите за раст на површината на кристалот на семето и го потиснува формирањето на политипови. - Технологија за контрола на низок стрес
Стресот за време на растот на кристалите може да предизвика свиткување на кристалните рамнини, што доведува до лош квалитет на кристалите или дури и пукање. Високиот стрес, исто така, ги зголемува дислокациите на базалната рамнина, што може негативно да влијае на квалитетот на епитаксијалниот слој и перформансите на уредот.
Скенирање на слика од 6-инчен SiC плофта
Методи за намалување на стресот кај кристалите:
- Прилагодете ја распределбата на температурното поле и параметрите на процесот за да овозможите раст близу до рамнотежа на монокристалите од SiC.
- Оптимизирајте ја структурата на садот за да овозможите слободен раст на кристалите со минимални ограничувања.
- Модифицирајте ги техниките за фиксирање на кристалот на семето за да го намалите несовпаѓањето на термичката експанзија помеѓу кристалот на семето и држачот на графитот. Вообичаен пристап е да се остави простор од 2 mm помеѓу кристалот на семето и држачот на графитот.
- Подобрете ги процесите на жарење со имплементирање на жарење во печка in situ, прилагодување на температурата и времетраењето на жарењето за целосно ослободување на внатрешниот стрес.
Идни трендови во технологијата за раст на кристали од силициум карбид
Гледано напред, висококвалитетната технологија за подготовка на монокристали од SiC ќе се развива во следниве насоки:
- Раст во голем обем
Дијаметарот на монокристалите од силициум карбид еволуирал од неколку милиметри до големини од 6 инчи, 8 инчи, па дури и поголеми од 12 инчи. Кристалите од SiC со голем дијаметар ја подобруваат ефикасноста на производството, ги намалуваат трошоците и ги задоволуваат барањата на уредите со голема моќност. - Висококвалитетен раст
Висококвалитетните SiC монокристали се неопходни за високо-перформансни уреди. Иако е постигнат значителен напредок, сè уште постојат дефекти како што се микроцевки, дислокации и нечистотии, што влијаат на перформансите и сигурноста на уредот. - Намалување на трошоците
Високата цена на подготовката на SiC кристали ја ограничува неговата примена во одредени области. Оптимизирањето на процесите на раст, подобрувањето на ефикасноста на производството и намалувањето на трошоците за суровини можат да помогнат во намалувањето на трошоците за производство. - Интелигентен раст
Со напредокот во вештачката интелигенција и големите податоци, технологијата за раст на кристали од SiC сè повеќе ќе прифаќа интелигентни решенија. Мониторингот и контролата во реално време со користење на сензори и автоматизирани системи ќе ја подобрат стабилноста и контролата на процесот. Дополнително, анализата на големите податоци може да ги оптимизира параметрите на раст, подобрувајќи го квалитетот на кристалите и ефикасноста на производството.
Технологијата за подготовка на висококвалитетни силициум карбидни монокристали е клучен фокус во истражувањето на полупроводнички материјали. Со напредокот на технологијата, техниките за раст на SiC кристали ќе продолжат да се развиваат, обезбедувајќи солидна основа за апликации во полиња со висока температура, висока фреквенција и висока моќност.
Време на објавување: 25 јули 2025 година