Кремний карбиды монокристалларын үстерүнең төп ысулларына физик пар ташу (PVT), өске орлык эремәсен үстерү (TSSG) һәм югары температуралы химик пар утырту (HT-CVD) керә.

Шулар арасында, PVT ысулы, җиһазларны чагыштырмача гади урнаштыру, эксплуатацияләү һәм контрольдә тоту җиңеллеге, шулай ук ​​җиһазлар һәм эксплуатация чыгымнары түбән булуы аркасында, сәнәгать җитештерүендә төп ысулга әйләнде.

---

PVT ысулын кулланып SiC кристалларын үстерүнең төп техник нокталары

Кремний карбиды кристалларын PVT ысулы белән үстерү өчен берничә техник аспектны җентекләп контрольдә тотарга кирәк:

1. Җылылык кырындагы графит материалларының сафлыгы
   Кристалл үсү термик кырында кулланыла торган графит материаллары катгый чисталык таләпләренә туры килергә тиеш. Графит компонентларындагы катнашма күләме 5×10⁻⁶ тан, ә изоляция киезләре өчен 10×10⁻⁶ тан түбән булырга тиеш. Аерым алганда, бор (B) һәм алюминий (Al) күләме 0,1×10⁻⁶ тан түбән булырга тиеш.

2. Орлык кристалының дөрес полярлыгы
   Эмпирик мәгълүматлар күрсәткәнчә, C-бит (0001) 4H-SiC кристалларын үстерү өчен яраклы, ә Si-бит (0001) 6H-SiC үсеше өчен яраклы.

3. Күчтән читтәге орлык кристалларын куллану
   Күздән читтә урнашкан орлыклар үсеш симметриясен үзгәртә, кристалл кимчелекләрен киметә һәм кристалл сыйфатын яхшырта ала.

4. Ышанычлы орлык кристалллары бәйләү ысулы
   Орлык кристалы белән тотучы арасында дөрес бәйләнеш үсү вакытында тотрыклылык өчен бик мөһим.

5. Үсеш интерфейсының тотрыклылыгын саклау
   Кристалл үсеш циклы дәвамында, югары сыйфатлы кристалл үсешен тәэмин итү өчен, үсеш интерфейсы тотрыклы булып калырга тиеш.

 

---

SiC кристалларын үстерүдә төп технологияләр

1. SiC порошогы өчен допинг технологиясе

SiC порошогын церий (Ce) белән легирлау 4H-SiC кебек бер политипның үсешен тотрыклыландыра ала. Практика күрсәткәнчә, Ce легирлавы түбәндәгеләрне эшли ала:

• SiC кристалларының үсеш тизлеген арттырыгыз;

• Кристаллның тигезрәк һәм юнәлешлерәк үсүе өчен аның юнәлешен яхшыртыгыз;

• Пычракларны һәм кимчелекләрне киметү;

• Кристаллның арткы коррозиясен бастыру;

• Монокристаллның чыгыш тизлеген арттырыгыз.

2. Аксиаль һәм радиаль термик градиентларны контрольдә тоту

Күчәр температура градиентлары кристаллның политипына һәм үсеш тизлегенә тәэсир итә. Бик кечкенә градиент политип кушылуларына һәм пар фазасында материал ташуның кимүенә китерергә мөмкин. Күчәр һәм радиаль градиентларны оптимальләштерү кристаллның тиз һәм тотрыклы үсеше һәм сыйфатның тотрыклы булуы өчен бик мөһим.

3. Базаль яссылык дислокациясен (БЯД) контрольдә тоту технологиясе

BPDлар, нигездә, SiC кристалларындагы кисү көчәнешенең критик бусагадан артып китүе аркасында барлыкка килә, шуның белән тайпылыш системалары активлаша. BPDлар үсеш юнәлешенә перпендикуляр булганлыктан, алар гадәттә кристалл үсеше һәм суыну вакытында барлыкка килә. Эчке көчәнешне минимальләштерү BPD тыгызлыгын сизелерлек киметергә мөмкин.

4. Пар фазасы составы нисбәтен контрольдә тоту

Пар фазасында углерод-кремний нисбәтен арттыру - бер политип үсешен стимуллаштыру өчен расланган ысул. Югары C/Si нисбәте макробаскыч бәйләмен киметә һәм орлык кристаллыннан өслек мирасын саклый, шулай итеп, теләмәгән политиплар барлыкка килүне баса.

5. Түбән стресслы үсеш ысуллары

Кристалл үсеше вакытында көчәнеш кәкре рәшәткә яссылыкларына, ярыкларга һәм югарырак BPD тыгызлыгына китерергә мөмкин. Бу кимчелекләр эпитаксиаль катламнарга күчә һәм җайланма эшчәнлегенә тискәре йогынты ясый ала.

Эчке кристалл стрессын киметү өчен берничә стратегия бар:

• Тигезлеккә якын үсешне стимуллаштыру өчен җылылык кыры таралышын һәм процесс параметрларын көйләү;

• Кристаллның механик чикләүләрсез иркен үсүенә мөмкинлек бирү өчен тигель конструкциясен оптимальләштерү;

• Җылыту вакытында орлык һәм графит арасындагы җылылык киңәю тигезсезлеген киметү өчен орлык тотучы конфигурациясен яхшырту, еш кына орлык һәм тотучы арасында 2 мм ара калдыру юлы белән;

• Ялтыравык процессларын чистарту, кристаллның мич белән бергә суынуына мөмкинлек бирү, эчке киеренкелекне тулысынча бетерү өчен температураны һәм вакытны көйләү.

---

SiC кристалларын үстерү технологиясендәге тенденцияләр

1. Зуррак кристалл зурлыклары
SiC монокристалл диаметрлары берничә миллиметрдан 6 дюйм, 8 дюйм һәм хәтта 12 дюймлы пластиналарга кадәр артты. Зуррак пластиналар җитештерү нәтиҗәлелеген арттыра һәм чыгымнарны киметә, шул ук вакытта югары куәтле җайланмалар куллану таләпләрен канәгатьләндерә.

2. Югарырак кристалл сыйфаты
Югары сыйфатлы SiC кристаллары югары җитештерүчән җайланмалар өчен бик мөһим. Зур үзгәрешләргә карамастан, хәзерге кристалларда микроторбалар, дислокацияләр һәм катнашмалар кебек җитешсезлекләр әле дә күзәтелә, болар барысы да җайланманың эшчәнлеген һәм ышанычлылыгын начарайта ала.

3. Чыгымнарны киметү
SiC кристаллларын җитештерү әле дә чагыштырмача кыйммәт, бу киңрәк куллануны чикли. Базар кушымталарын киңәйтү өчен үсеш процессларын оптимальләштерү, җитештерү нәтиҗәлелеген арттыру һәм чимал чыгымнарын киметү аша чыгымнарны киметү бик мөһим.

4. Акыллы җитештерү
Ясалма интеллект һәм зур күләмле мәгълүмат технологияләре өлкәсендәге алгарыш белән, SiC кристаллары үсеше акыллы, автоматлаштырылган процессларга таба бара. Сенсорлар һәм идарә итү системалары үсеш шартларын реаль вакыт режимында күзәтә һәм көйли ала, процесс тотрыклылыгын һәм фаразлаучанлыгын яхшырта. Мәгълүматлар аналитикасы процесс параметрларын һәм кристаллар сыйфатын тагын да оптимальләштерә ала.

Югары сыйфатлы SiC монокристалл үстерү технологиясен эшләү ярымүткәргеч материалларны тикшерүдә төп игътибар үзәгендә тора. Технология алга киткән саен, кристалл үстерү ысуллары үсештә һәм камилләшүдә дәвам итәчәк, бу югары температуралы, югары ешлыклы һәм югары куәтле электрон җайланмаларда SiC куллану өчен ныклы нигез булып торачак.