Ýokary hilli kremniý karbidiniň bir kristallyny taýýarlamak üçin esasy meseleler

Kremniýiň monokristallaryny taýýarlamagyň esasy usullary: Fiziki bug daşamak (PVT), Üstki tohumly ergin ösdürme (TSSG) we Ýokary temperaturaly himiki bug çökündisi (HT-CVD). Bularyň arasynda PVT usuly ýönekeý enjamlary, dolandyryşyň aňsatlygy we enjamlaryň we işleýiş çykdajylarynyň pesligi sebäpli senagat önümçiliginde giňden ulanylýar.

Kremniý karbid kristallarynyň PVT ösüşi üçin esasy tehniki nokatlar

Fiziki bug daşamak (PVT) usulyny ulanyp kremniý karbidi kristallaryny ösdürip ýetişdirilende, aşakdaky tehniki taraplary göz öňünde tutmaly:

1. Ösdüriş kamerasyndaky grafit materiallarynyň arassalygy: Grafit böleklerindäki garyndylaryň mukdary 5×10⁻⁶-den, izolýasiýa keçesinde bolsa garyndylaryň mukdary 10×10⁻⁶-den aşak bolmaly. B we Al ýaly elementler 0.1×10⁻⁶-den aşakda saklanmaly.
2. Tohum kristallarynyň polýarlygyny dogry saýlamak: Empirik barlaglar C (0001) ýüzüniň 4H-SiC kristallaryny ösdürmek üçin amatlydygyny, Si (0001) ýüzüniň bolsa 6H-SiC kristallaryny ösdürmek üçin ulanylýandygyny görkezýär.
3. Okdan daşary tohum kristallarynyň ulanylyşy: Okdan daşary tohum kristallary kristallaryň ösüşiniň simmetriýasyny üýtgedip, kristaldaky kemçilikleri azaldyp biler.
4. Ýokary hilli tohum kristallaryny baglanyşdyrmak prosesi.
5. Ösüş sikliniň dowamynda kristal ösüş serhediniň durnuklylygyny saklamak.

Kremniý karbidiniň kristallarynyň ösdürilmegi üçin esasy tehnologiýalar

1. Kremniý karbid poroşogy üçin doping tehnologiýasy
   Kremniý karbidi poroşogyny degişli mukdarda Ce bilen lehimlemek 4H-SiC monokristallarynyň ösüşini durnuklaşdyryp biler. Amaly netijeler Ce lehimlemesiniň aşakdakylary edip biljekdigini görkezýär:

• Kremniý karbid kristallarynyň ösüş tizligini ýokarlandyryň.
• Kristallaryň ösüşiniň ugruny gözegçilikde saklaň, ony has deň we yzygiderli ediň.
• Garyndylaryň emele gelmeginiň öňüni almak, kemçilikleri azaltmak we monokristal we ýokary hilli kristallaryň öndürilmegini ýeňilleşdirmek.
• Kristalyň arka tarapyndaky poslamanyň öňüni alyň we monokristallaryň çykarylyşyny gowulandyryň.

• Ok we Radial Temperatura Gradientini Dolandyrmak Tehnologiýasy
  Ok boýunça temperatura gradienti, esasan, kristallaryň ösüş görnüşine we netijeliligine täsir edýär. Aşa kiçi temperatura gradienti polikristallaryň emele gelmegine we ösüş tizligini peseltmäge sebäp bolup biler. Dogry ok boýunça we radial temperatura gradientleri kristallaryň hilini durnukly saklap, SiC kristallarynyň çalt ösmegine ýardam edýär.
• Bazal Tekizligiň Çykyşyny (BPD) Dolandyrmak Tehnologiýasy
  BPD kemçilikleri, esasan, kristaldaky kesiş stresi SiC-niň kritiki kesiş stresinden geçende ýüze çykýar we süýşme ulgamlaryny işjeňleşdirýär. BPD-ler kristal ösüş ugruna perpendikulýar bolany üçin, olar esasan kristal ösüşinde we sowadyşynda emele gelýär.
• Bug fazasynyň düzüminiň gatnaşygyny sazlamak tehnologiýasy
  Ösüş gurşawynda uglerod-kremniý gatnaşygyny ýokarlandyrmak monokristal ösüşini durnuklaşdyrmak üçin netijeli çäredir. Ýokary uglerod-kremniý gatnaşygy uly basgançakly topaklanmany azaldýar, tohum kristallarynyň ýüzüniň ösüş maglumatlaryny saklaýar we politip emele gelmegini basyp ýatyrýar.
• Stressi pes gözegçilik tehnologiýasy
  Kristallaryň ösüşi wagtyndaky stres kristal tekizlikleriniň egilmegine sebäp bolup, kristallaryň hiliniň pes bolmagyna ýa-da hatda çatlamagyna sebäp bolup biler. Ýokary stres şeýle hem epitaksial gatlagyň hiline we enjamyň işine ýaramaz täsir edip bilýän bazal tekizlikleriň dislokasiýalaryny artdyrýar.

6 dýuýmlyk SiC wafer skanirleme şekili

Kristallardaky stressi azaltmagyň usullary:

• SiC monokristallarynyň deňagramlylyga golaý ösüşini üpjün etmek üçin temperatura meýdanynyň paýlanyşyny we proses parametrlerini sazlaň.
• Minimal çäklendirmeler bilen erkin kristallaryň ösmegine mümkinçilik bermek üçin tigel gurluşyny optimizirläň.
• Tohum kristaly bilen grafit saklaýjysynyň arasyndaky termal giňelme deňsizligini azaltmak üçin tohum kristalyny fiksasiýa usullaryny üýtgediň. Umumy çemeleşme tohum kristaly bilen grafit saklaýjysynyň arasynda 2 mm boşluk galdyrmakdyr.
• Içki dartgynlygy doly aýyrmak üçin peçde ýumşatmak, ýumşatmak temperaturasyny we dowamlylygyny sazlamak arkaly ýumşatmak proseslerini gowulandyryň.

Kremniý karbidi kristallaryny ösdürmek tehnologiýasynyň geljekki meýilleri

Geljekde, ýokary hilli SiC monokristallaryny taýýarlamak tehnologiýasy aşakdaky ugurlar boýunça öser:

1. Giň möçberli ösüş
   Kremniý karbidiniň monokristallarynyň diametri birnäçe millimetrden 6 dýuým, 8 dýuým we hatda has uly 12 dýuým ölçeglerine çenli ösdi. Uly diametrli SiC kristallary önümçiligiň netijeliligini ýokarlandyrýar, çykdajylary azaldýar we ýokary kuwwatly enjamlaryň talaplaryny kanagatlandyrýar.
2. Ýokary hilli ösüş
   Ýokary hilli SiC monokristallary ýokary öndürijilikli enjamlar üçin möhümdir. Esasan öňegidişlikler gazanylan hem bolsa, mikrotrubalar, dislokasiýalar we hapaçylyklar ýaly kemçilikler henizem bar, bu bolsa enjamyň işine we ygtybarlylygyna täsir edýär.
3. Çykdajylary azaltmak
   SiC kristallaryny taýýarlamagyň ýokary bahasy onuň käbir ugurlarda ulanylyşyny çäklendirýär. Ösüş proseslerini optimizirlemek, önümçiligiň netijeliligini ýokarlandyrmak we çig mal çykdajylaryny azaltmak önümçilik çykdajylaryny azaltmaga kömek edip biler.
4. Intellektual ösüş
   Emeli intellektde we uly maglumatlarda gazanylan ösüşler bilen, SiC kristallaryny ösdürmek tehnologiýasy akylly çözgütleri barha köp ulanar. Sensorlary we awtomatlaşdyrylan ulgamlary ulanyp, real wagt režiminde gözegçilik etmek we dolandyrmak prosesiň durnuklylygyny we dolandyrylyşyny ýokarlandyrar. Mundan başga-da, uly maglumatlar analitikasy ösüş parametrlerini optimizirläp, kristallaryň hilini we önümçiligiň netijeliligini ýokarlandyryp biler.

Ýokary hilli kremniý karbidiniň monokristallaryny taýýarlamak tehnologiýasy ýarymgeçiriji materiallary öwrenmekde esasy ugur bolup durýar. Tehnologiýa ösende, SiC kristallaryny ösdürmek usullary ösüşini dowam etdirer we ýokary temperaturaly, ýokary ýygylykly we ýokary kuwwatly meýdanlarda ulanmak üçin berk esas döreder.