Kremniý karbidiniň monokristallaryny ösdürip ýetişdirmegiň esasy usullary fiziki bug daşamak (PVT), ýokarky tohumly ergin ösdürip ýetişdirmek (TSSG) we ýokary temperaturaly himiki bug çökündisi (HT-CVD) bolup durýar.

Bularyň arasynda, PVT usuly, enjamlaryň gurnalmagynyň deňeşdirme boýunça ýönekeýligi, işlemegiň we dolandyrmagyň aňsatlygy, şeýle hem enjamlaryň we işleýiş çykdajylarynyň pesligi sebäpli senagat önümçiliginde esasy usula öwrüldi.

---

PVT usulyny ulanyp SiC kristallarynyň ösüşiniň esasy tehniki nokatlary

PVT usulyny ulanyp kremniý karbidi kristallaryny ösdürmek üçin birnäçe tehniki taraplara üns bilen gözegçilik edilmeli:

1. Termal meýdandaky grafit materiallarynyň arassalygy
   Kristal ösüş termal meýdanynda ulanylýan grafit materiallary berk arassalyk talaplaryna laýyk gelmelidir. Grafit böleklerindäki garyndylaryň mukdary 5×10⁻⁶-den, izolýasiýa üçin bolsa 10×10⁻⁶-den aşak bolmaly. Hususan-da, boruň (B) we alýuminiň (Al) mukdary 0,1×10⁻⁶-den aşak bolmaly.

2. Tohum kristalynyň dogry polýarlygy
   Empirik maglumatlar C-ýüzüniň (0001) 4H-SiC kristallaryny ösdürmek üçin amatlydygyny, Si-ýüzüniň bolsa (0001) 6H-SiC ösüşi üçin amatlydygyny görkezýär.

3. Okdan daşary tohum kristallarynyň ulanylyşy
   Okdan daşary tohumlar ösüş simmetriýasyny üýtgedip, kristal kemçiliklerini azaldyp we kristal hilini ýokarlandyryp biler.

4. Ygtybarly tohum kristallaryny baglanyşdyrmak usuly
   Tohum kristaly bilen saklaýjynyň arasyndaky dogry baglanyşyk ösüş döwründe durnuklylyk üçin möhümdir.

5. Ösüş interfeýsiniň durnuklylygyny saklamak
   Kristal ösüş sikliniň dowamynda, kristallaryň ýokary hilli ösüşini üpjün etmek üçin ösüş serhedi durnukly bolmaly.

 

---

SiC kristallarynyň ösüşindäki esasy tehnologiýalar

1. SiC poroşogy üçin doping tehnologiýasy

SiC poroşogyny serium (Ce) bilen lehimlemek 4H-SiC ýaly ýeke politipiň ösüşini durnuklaşdyryp biler. Tejribe Ce lehimlemesiniň aşakdakylary edip biljekdigini görkezdi:

• SiC kristallarynyň ösüş tizligini ýokarlandyryň;

• Kristalyň has deň we ugurly ösüşi üçin ugruny gowulandyryň;

• Hapaçylyklary we kemçilikleri azaltmak;

• Kristalyň arka tarapyndaky poslamanyň öňüni alyň;

• Monokristallaryň çykyş tizligini ýokarlandyryň.

2. Ok we Radial Termal Gradientleriň Dolandyrylyşy

Ok boýunça temperatura gradientleri kristalyň politipine we ösüş tizligine täsir edýär. Gaty kiçi gradient politip goşulmalaryna we bug fazasynda material daşamagynyň azalmagyna getirip biler. Kristalyň çalt we durnukly ösüşi we yzygiderli hil üçin hem ok boýunça, hem-de radial gradientleri optimizirlemek örän möhümdir.

3. Bazal Tekizligiň Çykyşyny (BPD) Dolandyrmak Tehnologiýasy

BPD-ler, esasan, SiC kristallarynda kesiş stresiniň kritiki bosagadan geçmegi sebäpli emele gelýär we süýşme ulgamlaryny işjeňleşdirýär. BPD-ler ösüş ugruna perpendikulýar bolany üçin, olar adatça kristallaryň ösüşi we sowamagy wagtynda ýüze çykýar. Içki stresi azaltmak BPD dykyzlygyny ep-esli azaldyp biler.

4. Bug fazasynyň düzüminiň gatnaşygyny dolandyrmak

Bug fazasynda uglerod-kremniý gatnaşygyny ýokarlandyrmak ýeke politip ösüşini höweslendirmegiň subut edilen usulydyr. Ýokary C/Si gatnaşygy makrobasgançaklaryň birleşmesini azaldýar we tohum kristalyndan ýüz mirasyny saklaýar, şeýlelik bilen islenmeýän politipleriň emele gelmeginiň öňüni alýar.

5. Stressi pes ösüş usullary

Kristallaryň ösüşi wagtyndaky stres egri tor tekizliklerine, çatlaklara we ýokary BPD dykyzlygyna sebäp bolup biler. Bu kemçilikler epitaksial gatlaklara geçip, enjamyň işine ýaramaz täsir edip biler.

Içki kristall stresini azaltmak üçin birnäçe strategiýalar aşakdakylary öz içine alýar:

• Deňe deňagramly ösüşe ýardam bermek üçin termal meýdanyň paýlanyşyny we proses parametrlerini sazlamak;

• Kristalyň mehaniki çäklendirmesiz erkin ösmegine mümkinçilik bermek üçin tigel dizaýnyny optimizirlemek;

• Tohum saklaýjynyň konfigurasiýasyny gowulandyrmak, gyzdyrylanda tohum bilen grafidiň arasyndaky termal giňelme deňsizligini azaltmak üçin, köplenç tohum bilen saklaýjynyň arasynda 2 mm boşluk galdyrmak arkaly;

• Kristallyň peç bilen sowamagyna mümkinçilik bermek, şeýle hem içki dartgynlylygy doly aýyrmak üçin temperaturany we dowamlylygy sazlamak arkaly ýumşatmak proseslerini arassalamak.

---

SiC kristallarynyň ösdürilmegi tehnologiýasyndaky meýiller

1. Kristallaryň uly ölçegleri
SiC monokristallarynyň diametrleri bary-ýogy birnäçe millimetrden 6 dýuým, 8 dýuým we hatda 12 dýuýmlyk waferlere çenli artdy. Has uly waferler önümçiligiň netijeliligini ýokarlandyrýar we çykdajylary azaldýar, şol bir wagtyň özünde ýokary kuwwatly enjam ulanylyşlarynyň talaplaryny kanagatlandyrýar.

2. Kristallaryň ýokary hili
Ýokary hilli SiC kristallary ýokary öndürijilikli enjamlar üçin örän möhümdir. Esasan ösüşlere garamazdan, häzirki kristallar henizem mikrotrubalar, çykyşlar we hapaçylyklar ýaly kemçilikleri görkezýär, bularyň hemmesi enjamyň öndürijiligini we ygtybarlylygyny peseldip biler.

3. Çykdajylaryň azaldylmagy
SiC kristallarynyň önümçiligi henizem deňeşdirme boýunça gymmat bolup, giň gerimde ulanylmagy çäklendirýär. Ösüş proseslerini optimizirlemek, önümçiligiň netijeliligini ýokarlandyrmak we çig malyň çykdajylaryny azaltmak arkaly çykdajylary azaltmak bazar ulanylyşyny giňeltmek üçin örän möhümdir.

4. Akylly önümçilik
Süni intellekt we uly maglumat tehnologiýalaryndaky ösüşler bilen SiC kristallarynyň ösüşi akylly, awtomatlaşdyrylan proseslere tarap barýar. Sensorlar we dolandyryş ulgamlary ösüş şertlerini real wagt režiminde gözegçilik edip we sazlap, prosesiň durnuklylygyny we öňünden çaklap boljaklygyny ýokarlandyryp bilýär. Maglumat seljermesi proses parametrlerini we kristallaryň hilini has-da optimizirläp bilýär.

Ýokary hilli SiC monokristal ösüş tehnologiýasynyň işlenip düzülmegi ýarymgeçiriji materiallary öwrenmekde esasy üns merkezinde durýar. Tehnologiýa ösende, kristal ösüş usullary ösüşini we kämilleşmegini dowam etdirer, bu bolsa ýokary temperaturaly, ýokary ýygylykly we ýokary kuwwatly elektron enjamlarda SiC ulanylyşlary üçin berk esas döreder.