Yüksek kaliteli silisyum karbür tek kristalleri hazırlanırken nelere dikkat etmeliyiz?

Silisyum karbür tek kristallerini hazırlamak için kullanılan mevcut yöntemler esas olarak şunları içerir: fiziksel buhar iletimi (PVT), üst tohum çözeltisi büyümesi (TSSG) ve yüksek sıcaklıkta kimyasal buhar birikimi (HT-CVD).

Bunlar arasında, PVT yöntemi basit ekipman, kolay işletme kontrolü, düşük ekipman fiyatı ve işletme maliyeti avantajlarına sahiptir ve endüstriyel üretimde kullanılan ana yöntem haline gelmiştir.

1. Silisyum karbür tozu doping teknolojisi

Silisyum karbür tozuna uygun miktarda Ce elementi eklenmesi, 4H-SiC tek kristalinin kararlı büyümesinin etkisini sağlayabilir. Uygulama, tozda Ce elementi eklenmesinin silisyum karbür kristallerinin büyüme hızını artırabileceğini ve kristallerin daha hızlı büyümesini sağlayabileceğini kanıtlamıştır; silisyum karbürün yönelimini kontrol ederek kristal büyüme yönünü daha tek ve daha düzenli hale getirebilir; kristaldeki safsızlıkların oluşumunu engelleyebilir, kusurların oluşumunu azaltabilir ve tek kristal kristaller ve yüksek kaliteli kristaller elde etmeyi kolaylaştırabilir; kristalin arkasının korozyonunu engelleyebilir ve kristalin tek kristal oranını artırabilir.

2. Eksenel ve radyal sıcaklık alanı gradyanı kontrol teknolojisi

Eksenel sıcaklık gradyanı esas olarak kristal büyüme formunu ve kristal büyüme verimliliğini etkiler. Çok küçük sıcaklık gradyanı, kristal büyüme süreci sırasında safsızlıkların ortaya çıkmasına yol açacak ve ayrıca gaz fazı maddelerinin taşıma hızını etkileyerek kristal büyüme oranında bir azalmaya neden olacaktır. Uygun eksenel ve radyal sıcaklık gradyanları, SiC kristallerinin hızlı büyümesine yardımcı olur ve kristal kalitesinin kararlılığını korur.

3. Bazal düzlem dislokasyonu (BPD) kontrol teknolojisi

BPD kusurlarının oluşumunun temel nedeni, kristaldeki kayma geriliminin SiC kristalinin kritik kayma gerilimini aşması ve bunun sonucunda kayma sisteminin aktive olmasıdır. BPD kristal büyüme yönüne dik olduğundan, esas olarak kristal büyüme süreci ve daha sonraki kristal soğutma süreci sırasında üretilir.

4. Gaz fazı bileşen oranı ayarlama kontrol teknolojisi

Kristal büyüme sürecinde, büyüme ortamında karbon-silikon oranı gaz fazı bileşen oranını artırmak, tek bir kristalin kararlı büyümesini elde etmek için etkili bir önlemdir. Yüksek karbon-silikon oranı büyük adım kümeleşmesini azaltabildiği ve tohum kristalinin yüzeyindeki büyüme bilgisinin kalıtımını koruyabildiği için polimorfların oluşumunu engelleyebilir.

5. Düşük stres kontrol teknolojisi

Kristal büyüme süreci sırasında, stresin varlığı SiC kristalinin iç kristal düzleminin bükülmesine neden olur, bu da düşük kristal kalitesine veya hatta kristal çatlamasına yol açar ve büyük stres, gofretin bazal düzlem çıkığında bir artışa yol açar. Bu kusurlar epitaksiyel süreç sırasında epitaksiyel tabakaya girecek ve sonraki cihazın performansını ciddi şekilde etkileyecektir.

Geleceğe baktığımızda, yüksek kaliteli SiC tek kristal hazırlama teknolojisi birkaç yönde gelişecektir:

Büyük boyutlu

Büyük boyutlu silisyum karbür tek kristallerinin hazırlanması, üretim verimliliğini artırabilir ve maliyetleri düşürebilirken, aynı zamanda yüksek güçlü cihazların ihtiyaçlarını da karşılayabilir.

Yüksek kaliteli

Yüksek kaliteli silisyum karbür tek kristalleri, yüksek performanslı cihazlara ulaşmanın anahtarıdır. Şu anda, silisyum karbür tek kristallerinin kalitesi büyük ölçüde iyileştirilmiş olsa da, hala mikro borular, çıkıklar ve safsızlıklar gibi bazı kusurlar bulunmaktadır. Bu kusurlar cihazın performansını ve güvenilirliğini etkileyecektir.

Düşük maliyetli

Silisyum karbür tek kristallerinin hazırlama maliyeti yüksektir ve bu da bazı alanlardaki uygulamalarını sınırlar. Silisyum karbür tek kristallerinin hazırlama maliyeti, büyüme sürecini optimize ederek, üretim verimliliğini iyileştirerek ve hammadde maliyetlerini düşürerek azaltılabilir.

Akıllı

Yapay zeka ve büyük veri gibi teknolojilerin gelişmesiyle, silisyum karbür kristal büyüme teknolojisi giderek akıllı hale gelecektir. Büyüme süreci, büyüme sürecinin kararlılığını ve kontrol edilebilirliğini iyileştirmek için sensörler, otomatik kontrol sistemleri ve diğer ekipmanlar aracılığıyla gerçek zamanlı olarak izlenebilir ve kontrol edilebilir. Aynı zamanda, büyük veri analizi ve diğer teknolojiler, kristallerin kalitesini ve üretim verimliliğini iyileştirmek için büyüme verilerini analiz etmek ve optimize etmek için kullanılabilir.

Yüksek kaliteli silisyum karbür tek kristallerinin hazırlama teknolojisi, mevcut yarı iletken malzeme araştırmalarındaki sıcak noktalardan biridir. Bilim ve teknolojinin sürekli ilerlemesiyle birlikte, silisyum karbür kristal büyüme teknolojisi gelişmeye ve iyileşmeye devam edecek ve silisyum karbürün yüksek sıcaklık, yüksek frekans, yüksek güç ve diğer alanlarda uygulanması için daha sağlam bir temel sağlayacaktır.