Բարձրորակ սիլիցիումի կարբիդային միաբյուրեղային պատրաստման հիմնական նկատառումները

Սիլիցիումի միաբյուրեղի պատրաստման հիմնական մեթոդներն են՝ ֆիզիկական գոլորշու փոխադրումը (PVT), վերին ցանքսով լուծույթի աճեցումը (TSSG) և բարձր ջերմաստիճանում քիմիական գոլորշու նստեցումը (HT-CVD): Դրանցից PVT մեթոդը լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերական արտադրության մեջ՝ իր պարզ սարքավորումների, կառավարման հեշտության, ինչպես նաև սարքավորումների և շահագործման ցածր ծախսերի շնորհիվ:

Սիլիցիումի կարբիդի բյուրեղների PVT աճեցման հիմնական տեխնիկական կետերը

Սիլիցիումի կարբիդի բյուրեղներ աճեցնելիս ֆիզիկական գոլորշու փոխադրման (PVT) մեթոդով պետք է հաշվի առնել հետևյալ տեխնիկական ասպեկտները.

1. Գրաֆիտային նյութերի մաքրությունը աճեցման խցիկում. գրաֆիտային բաղադրիչներում խառնուրդների պարունակությունը պետք է լինի 5×10⁻⁶-ից ցածր, մինչդեռ մեկուսիչ թաղիքում՝ խառնուրդների պարունակությունը՝ 10×10⁻⁶-ից ցածր: B և Al նման տարրերի մաքրությունը պետք է պահպանվի 0.1×10⁻⁶-ից ցածր:
2. Բյուրեղի սկզբնական բևեռականության ճիշտ ընտրություն. Էմպիրիկ ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ C (0001) մակերեսը հարմար է 4H-SiC բյուրեղներ աճեցնելու համար, մինչդեռ Si (0001) մակերեսը՝ 6H-SiC բյուրեղներ աճեցնելու համար։
3. Առանցքից դուրս սերմնային բյուրեղների օգտագործումը. Առանցքից դուրս սերմնային բյուրեղները կարող են փոխել բյուրեղների աճի համաչափությունը՝ նվազեցնելով բյուրեղի արատները։
4. Բարձրորակ սերմերի բյուրեղների կապման գործընթաց։
5. Բյուրեղների աճի միջերեսի կայունության պահպանումը աճի ցիկլի ընթացքում։

Սիլիցիումի կարբիդի բյուրեղների աճի հիմնական տեխնոլոգիաները

1. Սիլիցիումի կարբիդի փոշու համար դոպինգի տեխնոլոգիա
   Սիլիցիումի կարբիդի փոշու համապատասխան քանակությամբ Ce-ով հարստացումը կարող է կայունացնել 4H-SiC միաբյուրեղների աճը: Գործնական արդյունքները ցույց են տալիս, որ Ce-ով հարստացումը կարող է.

• Բարձրացրեք սիլիցիումի կարբիդային բյուրեղների աճի տեմպը։
• Վերահսկեք բյուրեղների աճի կողմնորոշումը՝ դարձնելով այն ավելի միատարր և կանոնավոր։
• Ճնշում են խառնուրդների առաջացումը, նվազեցնում են թերությունները և նպաստում միաբյուրեղային և բարձրորակ բյուրեղների արտադրությանը։
• Կանխում է բյուրեղի հետադարձ կոռոզիան և բարելավում միաբյուրեղի արտադրողականությունը։

• Աքսիալ և ռադիալ ջերմաստիճանի գրադիենտի կառավարման տեխնոլոգիա
  Առանցքային ջերմաստիճանի գրադիենտը հիմնականում ազդում է բյուրեղների աճի տեսակի և արդյունավետության վրա: Չափազանց փոքր ջերմաստիճանի գրադիենտը կարող է հանգեցնել պոլիբյուրեղների առաջացմանը և նվազեցնել աճի տեմպերը: Առանցքային և ճառագայթային ջերմաստիճանի ճիշտ գրադիենտները նպաստում են SiC բյուրեղների արագ աճին՝ պահպանելով բյուրեղների կայուն որակը:
• Հիմքային հարթության դիսլոկացիայի (ԲՀԴ) կառավարման տեխնոլոգիա
  ԲՊԴ արատները հիմնականում առաջանում են, երբ բյուրեղի կտրող լարումը գերազանցում է SiC-ի կրիտիկական կտրող լարումը՝ ակտիվացնելով սահող համակարգերը: Քանի որ ԲՊԴ-ները ուղղահայաց են բյուրեղի աճի ուղղությանը, դրանք հիմնականում առաջանում են բյուրեղի աճի և սառեցման ընթացքում:
• Գոլորշիների փուլային կազմի հարաբերակցության կարգավորման տեխնոլոգիա
  Աճման միջավայրում ածխածնի և սիլիցիումի հարաբերակցության բարձրացումը միաբյուրեղային աճը կայունացնելու արդյունավետ միջոց է: Ածխածնի և սիլիցիումի ավելի բարձր հարաբերակցությունը նվազեցնում է մեծ քայլերով կուտակումը, պահպանում է բյուրեղային սերմերի մակերեսի աճի տեղեկատվությունը և ճնշում է պոլիտիպի առաջացումը:
• Ցածր լարվածության կառավարման տեխնոլոգիա
  Բյուրեղների աճի ընթացքում առաջացող լարվածությունը կարող է առաջացնել բյուրեղային հարթությունների ծռում, ինչը կարող է հանգեցնել բյուրեղների վատ որակի կամ նույնիսկ ճաքերի։ Բարձր լարվածությունը նաև մեծացնում է բազալ հարթության տեղաշարժերը, ինչը կարող է բացասաբար ազդել էպիտաքսիալ շերտի որակի և սարքի աշխատանքի վրա։

6 դյույմանոց SiC վաֆլի սկանավորման պատկեր

Բյուրեղներում լարվածությունը նվազեցնելու մեթոդներ.

• Կարգավորեք ջերմաստիճանի դաշտի բաշխումը և գործընթացի պարամետրերը՝ SiC միաբյուրեղների գրեթե հավասարակշռված աճը հնարավոր դարձնելու համար։
• Օպտիմալացնել հալքանոթի կառուցվածքը՝ թույլ տալով բյուրեղների ազատ աճ՝ նվազագույն սահմանափակումներով։
• Փոփոխեք սերմնային բյուրեղի ֆիքսացիայի տեխնիկան՝ սերմնային բյուրեղի և գրաֆիտի պահոցի միջև ջերմային ընդարձակման անհամապատասխանությունը նվազեցնելու համար: Հաճախակի մոտեցում է սերմնային բյուրեղի և գրաֆիտի պահոցի միջև 2 մմ բաց թողնելը:
• Բարելավեք թրծման գործընթացները՝ իրականացնելով տեղում վառարանում թրծում, կարգավորելով թրծման ջերմաստիճանը և տևողությունը՝ ներքին լարումը լիովին ազատելու համար։

Սիլիցիումի կարբիդի բյուրեղների աճեցման տեխնոլոգիայի ապագա միտումները

Առաջ նայելով՝ բարձրորակ SiC միաբյուրեղային պատրաստման տեխնոլոգիան կզարգանա հետևյալ ուղղություններով.

1. Մեծածավալ աճ
   Սիլիցիումի կարբիդի միաբյուրեղների տրամագիծը մի քանի միլիմետրից զարգացել է մինչև 6 դյույմ, 8 դյույմ և նույնիսկ ավելի մեծ՝ 12 դյույմ չափսեր: Մեծ տրամագծով SiC բյուրեղները բարելավում են արտադրության արդյունավետությունը, նվազեցնում ծախսերը և բավարարում բարձր հզորության սարքերի պահանջները:
2. Բարձրորակ աճ
   Բարձրորակ SiC միաբյուրեղները կարևոր են բարձր արդյունավետության սարքերի համար: Չնայած զգալի առաջընթաց է գրանցվել, դեռևս գոյություն ունեն այնպիսի թերություններ, ինչպիսիք են միկրոխողովակները, տեղաշարժերը և խառնուրդները, որոնք ազդում են սարքի աշխատանքի և հուսալիության վրա:
3. Արժեքի կրճատում
   SiC բյուրեղների պատրաստման բարձր գինը սահմանափակում է դրա կիրառումը որոշակի ոլորտներում: Աճման գործընթացների օպտիմալացումը, արտադրության արդյունավետության բարձրացումը և հումքի արժեքի կրճատումը կարող են օգնել նվազեցնել արտադրական ծախսերը:
4. Խելացի աճ
   Արհեստական բանականության և մեծ տվյալների զարգացման հետ մեկտեղ, SiC բյուրեղների աճեցման տեխնոլոգիան ավելի ու ավելի կընդունի ինտելեկտուալ լուծումներ: Սենսորների և ավտոմատացված համակարգերի միջոցով իրական ժամանակի մոնիթորինգը և կառավարումը կբարելավեն գործընթացի կայունությունը և կառավարելիությունը: Բացի այդ, մեծ տվյալների վերլուծությունը կարող է օպտիմալացնել աճի պարամետրերը՝ բարելավելով բյուրեղների որակը և արտադրության արդյունավետությունը:

Բարձրորակ սիլիցիումի կարբիդային միաբյուրեղային պատրաստման տեխնոլոգիան կիսահաղորդչային նյութերի հետազոտությունների հիմնական ուղղություններից է: Տեխնոլոգիայի զարգացմանը զուգընթաց, SiC բյուրեղների աճեցման տեխնիկան կշարունակի զարգանալ՝ ապահովելով ամուր հիմք բարձր ջերմաստիճանի, բարձր հաճախականության և բարձր հզորության դաշտերում կիրառությունների համար: