Мулоҳизаҳои асосӣ барои тайёр кардани як кристалл карбиди кремнийи баландсифат

Усулҳои асосии тайёр кардани як кристалл кремний иборатанд аз: Интиқоли буғи физикӣ (PVT), афзоиши маҳлули болоӣ (TSSG) ва таҳшини буғи кимиёвии баландҳарорат (HT-CVD). Дар байни онҳо усули PVT аз сабаби таҷҳизоти оддии он, осонии назорат ва кам будани таҷҳизот ва хароҷоти амалиётӣ дар истеҳсолоти саноатӣ васеъ истифода мешавад.

Нуқтаҳои асосии техникӣ барои афзоиши PVT аз кристаллҳои карбиди кремний

Ҳангоми парвариши кристаллҳои карбиди кремний бо усули интиқоли буғи физикӣ (PVT), ҷанбаҳои техникии зерин бояд ба назар гирифта шаванд:

1. Покии маводи графитӣ дар палатаи афзоиш: Мазмуни наҷосат дар ҷузъҳои графит бояд аз 5×10⁻⁶ камтар бошад, дар ҳоле ки миқдори наҷосат дар ҳисси изолятсия бояд аз 10×10⁻⁶ бошад. Элементҳо ба монанди B ва Al бояд дар зери 0,1×10⁻⁶ нигоҳ дошта шаванд.
2. Интихоби дурусти қутбҳои кристалии тухмӣ: Тадқиқотҳои эмпирикӣ нишон медиҳанд, ки чеҳраи C (0001) барои парвариши кристаллҳои 4H-SiC мувофиқ аст, дар ҳоле ки чеҳраи Si (0001) барои парвариши кристаллҳои 6H-SiC истифода мешавад.
3. Истифодаи кристаллҳои тухмии берун аз меҳвар: Кристалҳои тухмии берун аз меҳвар метавонанд симметрияи афзоиши кристаллро тағир дода, камбудиҳоро дар кристалл коҳиш диҳанд.
4. Раванди пайванди кристалии тухмии баландсифат.
5. Нигоҳ доштани устувории интерфейси афзоиши кристалл дар давраи афзоиш.

Технологияҳои калидӣ барои афзоиши кристаллҳои кремний карбиди

1. Технологияи допинг барои хокаи карбиди кремний
   Допинги хокаи карбиди кремний бо миқдори мувофиқи Ce метавонад афзоиши кристаллҳои 4H-SiC-ро мӯътадил созад. Натиҷаҳои амалӣ нишон медиҳанд, ки допинги Ce метавонад:

• Суръати афзоиши кристаллхои карбиди кремний зиёд карда шавад.
• Самти афзоиши кристаллро назорат кунед, онро яксонтар ва мунтазамтар кунед.
• Ташаккули наҷосатро пешгирӣ кунед, камбудиҳоро коҳиш диҳед ва ба истеҳсоли кристаллҳои монокристаллӣ ва баландсифат мусоидат кунед.
• Ба зангзании қафои кристалл монеъ шавед ва ҳосили яккристаллро беҳтар кунед.

• Технологияи назорати ҳарорати градиентии аксиалӣ ва радиалӣ
  Градиенти ҳарорати меҳвар пеш аз ҳама ба намуди афзоиш ва самаранокии кристалл таъсир мерасонад. Градиенти аз ҳад зиёди ҳарорат метавонад ба ташаккули поликристалл оварда расонад ва суръати афзоишро коҳиш диҳад. Градиентҳои дурусти ҳарорати меҳвар ва радиалӣ ба афзоиши босуръати кристалл SiC ва нигоҳ доштани сифати мӯътадили кристалл мусоидат мекунанд.
• Технологияи назоратии ҳавопаймои базавӣ (BPD).
  Нуқсонҳои BPD асосан вақте ба вуҷуд меоянд, ки фишори буриш дар кристалл аз фишори ҷиддии буридани SiC зиёд мешавад ва системаҳои лағзишро фаъол мекунад. Азбаски BPDҳо ба самти афзоиши кристалл перпендикуляр мебошанд, онҳо пеш аз ҳама ҳангоми афзоиши кристалл ва хунуккунӣ ба вуҷуд меоянд.
• Технологияи танзими таносуби таркиби буғ
  Баланд бардоштани таносуби карбон ба кремний дар муҳити афзоиш як тадбири муассир барои мӯътадил кардани афзоиши яккристалл мебошад. Таносуби баландтари карбон ба кремний бандкунии зинаи калонро коҳиш медиҳад, иттилооти афзоиши сатҳи кристалии тухмиро нигоҳ медорад ва ташаккули политипҳоро ҷилавгирӣ мекунад.
• Технологияи назорати фишори паст
  Стресс ҳангоми афзоиши кристалл метавонад ба хам шудани ҳавопаймоҳои кристалл оварда расонад, ки ба сифати пасти кристалл ё ҳатто кафидан оварда мерасонад. Стресси баланд инчунин дислокатсияи ҳавопаймоҳои асосиро зиёд мекунад, ки метавонад ба сифати қабати эпитаксиалӣ ва кори дастгоҳ таъсири манфӣ расонад.

Тасвири сканкунии вафли 6-дюймаи SiC

Усулҳои коҳиш додани стресс дар кристаллҳо:

• Тақсимоти майдони ҳарорат ва параметрҳои равандро танзим кунед, то афзоиши мувозинати наздики як кристаллҳои SiC таъмин карда шавад.
• Сохтори тиглро оптимизатсия кунед, то афзоиши озоди кристаллро бо маҳдудиятҳои ҳадди ақал таъмин кунед.
• Барои кам кардани номувофиқатии тавсеаи гармӣ байни кристаллҳои тухмӣ ва дорандаи графит усулҳои фикси кристали тухмиро тағир диҳед. Усули маъмул ин гузоштани фосилаи 2 мм дар байни кристалл тухмӣ ва дорандаи графит мебошад.
• Равандҳои гармкуниро тавассути татбиқи гармкунии оташдон дар ҷои худ, танзими ҳарорат ва давомнокии гармкунӣ барои пурра озод кардани фишори дохилӣ такмил диҳед.

Тамоюлҳои оянда дар технологияи афзоиши кристаллҳои кремний карбиди

Дар оянда технологияи баландсифати тайёркунии монокристалл SiC дар самтҳои зерин инкишоф меёбад:

1. Афзоиши миқёси калон
   Диаметри як кристаллҳои карбиди кремний аз чанд миллиметр ба 6 дюйм, 8 дюйм ва ҳатто калонтар аз 12 дюйм табдил ёфтааст. Кристаллҳои диаметри калон SiC самаранокии истеҳсолотро беҳтар мекунанд, хароҷотро кам мекунанд ва талаботи дастгоҳҳои пуриқтидорро қонеъ мекунанд.
2. Афзоиши баландсифат
   Яккристаллҳои баландсифати SiC барои дастгоҳҳои баландсифат муҳиманд. Ҳарчанд пешрафти назаррас ба даст оварда шудааст, камбудиҳо ба монанди микроқубаҳо, ҷойгоҳҳо ва ифлосиҳо то ҳол вуҷуд доранд, ки ба кор ва эътимоднокии дастгоҳ таъсир мерасонанд.
3. Кам кардани хароҷот
   Арзиши баланди тайёр кардани кристалл SiC истифодаи онро дар баъзе соҳаҳо маҳдуд мекунад. Оптимизатсияи равандҳои афзоиш, баланд бардоштани самаранокии истеҳсолот ва кам кардани хароҷоти ашёи хом метавонад ба кам кардани хароҷоти истеҳсолот мусоидат кунад.
4. Рушди интеллектуалӣ
   Бо пешрафтҳо дар AI ва маълумоти калон, технологияи афзоиши кристалл SiC ҳарчи бештар ҳалли оқилонаро қабул мекунад. Мониторинг ва назорат дар вақти воқеӣ бо истифода аз сенсорҳо ва системаҳои автоматӣ устуворӣ ва идорашавандагии равандро афзоиш медиҳанд. Илова бар ин, таҳлили маълумоти калон метавонад параметрҳои афзоишро оптимизатсия карда, сифати кристалл ва самаранокии истеҳсолотро беҳтар созад.

Технологияи тайёр кардани як кристалл карбиди кремнийи баландсифат яке аз самтҳои асосии таҳқиқоти маводи нимноқил мебошад. Бо пешрафти технология, усулҳои афзоиши булӯри SiC таҳаввулро идома дода, барои барномаҳо дар соҳаҳои ҳарорати баланд, басомади баланд ва нерӯи барқ заминаи мустаҳкам фароҳам меоранд.