Усулҳои асосии парвариши як кристаллҳои карбиди кремний иборатанд аз интиқоли буғи физикӣ (PVT), афзоиши маҳлули болоӣ (TSSG) ва таҳшини буғи кимиёвии баландҳарорат (HT-CVD).

Дар байни инҳо усули PVT бо сабаби насби нисбатан соддаи таҷҳизот, осонии кор ва назорат ва кам будани таҷҳизот ва хароҷоти амалиётӣ усули асосии истеҳсоли саноатӣ гардид.

---

Нуқтаҳои асосии техникии афзоиши Crystal SiC бо истифода аз усули PVT

Барои парвариши кристаллҳои карбиди кремний бо усули PVT, якчанд ҷанбаҳои техникӣ бояд бодиққат назорат карда шаванд:

1. Тоза будани маводҳои графитӣ дар майдони гармӣ
   Маводҳои графите, ки дар майдони гармидиҳии кристалл истифода мешаванд, бояд ба талаботи қатъии тозагӣ ҷавобгӯ бошанд. Мазмуни наҷосат дар ҷузъҳои графит бояд аз 5×10⁻⁶ ва барои намакинҳои изолятсия аз 10×10⁻⁶ камтар бошад. Махсусан, таркиби бор (B) ва алюминий (Al) бояд ҳар кадом аз 0,1×10⁻⁶ камтар бошад.

2. Қутбияти дурусти кристали тухмӣ
   Маълумоти таҷрибавӣ нишон медиҳад, ки рӯи C-чеҳраи (0001) барои парвариши кристаллҳои 4H-SiC мувофиқ аст, дар ҳоле ки Si-чеҳраи (0001) барои афзоиши 6H-SiC мувофиқ аст.

3. Истифодаи кристаллҳои тухмии берун аз меҳвар
   Тухмиҳои берун аз меҳвар метавонанд симметрияи афзоишро тағир диҳанд, нуқсонҳои кристаллро коҳиш диҳанд ва сифати беҳтари кристаллро пеш баранд.

4. Усули боэътимоди Насли Crystal Bonding
   Пайвастагии дурусти байни кристали тухмӣ ва доранда барои устуворӣ дар давоми афзоиш муҳим аст.

5. Нигоҳ доштани устувории интерфейси афзоиш
   Дар тӯли тамоми давраи афзоиши кристалл, интерфейси афзоиш бояд устувор бошад, то рушди кристаллҳои баландсифатро таъмин кунад.

 

---

Технологияҳои асосӣ дар рушди Crystal SiC

1. Технологияи допинг барои Powder SiC

Хокаи допинг SiC бо церий (Ce) метавонад афзоиши як политипи ягонаро ба монанди 4H-SiC мӯътадил созад. Амалия нишон дод, ки допинги Ce метавонад:

• Баланд бардоштани суръати афзоиши кристаллҳои SiC;

• Тамоюли кристаллро барои афзоиши якхела ва самтнок беҳтар кунед;

• Кам кардани ифлосиҳо ва камбудиҳо;

• рафъ кардани зангзании қафои кристалл;

• Сатҳи ҳосилнокии монокристаллро баланд бардоред.

2. Назорати градиентҳои гармии меҳвар ва радиалӣ

Градиентҳои ҳарорати меҳвар ба политипи кристалл ва суръати афзоиш таъсир мерасонанд. Градиент, ки хеле хурд аст, метавонад ба воридшавии политипҳо ва кам шудани интиқоли мавод дар марҳилаи буғ оварда расонад. Оптимизатсияи ҳам градиентҳои меҳварӣ ва ҳам радиалӣ барои афзоиши зуд ва устувори кристалл бо сифати пайваста муҳим аст.

3. Технологияи назоратии ҳавопаймои базавӣ (BPD).

BPDҳо асосан аз ҳисоби фишори кӯч, ки аз ҳадди критикӣ дар кристаллҳои SiC зиёд мешаванд, системаҳои лағзишро фаъол мекунанд, ба вуҷуд меоянд. Азбаски BPDҳо ба самти афзоиш перпендикуляр мебошанд, онҳо одатан ҳангоми афзоиши кристалл ва хунуккунӣ ба вуҷуд меоянд. Кам кардани фишори дохилӣ метавонад зичии BPD-ро ба таври назаррас коҳиш диҳад.

4. Назорати таносуби таркиби марҳилаи буғ

Баланд бардоштани таносуби карбон ба кремний дар марҳилаи буғ як усули исботшуда барои пешбурди афзоиши политипи ягона мебошад. Таносуби баланди C/Si бастабандии макростапҳоро коҳиш медиҳад ва мероси рӯизаминиро аз кристаллҳои тухмӣ нигоҳ медорад ва ҳамин тавр ташаккули политипҳои номатлубро ҷилавгирӣ мекунад.

5. Усулҳои афзоиши фишори паст

Стресс ҳангоми афзоиши кристалл метавонад ба ҳавопаймоҳои қубурӣ, тарқишҳо ва зичии баландтари BPD оварда расонад. Ин камбудиҳо метавонанд ба қабатҳои эпитаксиалӣ интиқол дода, ба кори дастгоҳ таъсири манфӣ расонанд.

Якчанд стратегияҳо барои кам кардани фишори дохилии кристалл иборатанд аз:

• Танзими тақсимоти майдони гармӣ ва параметрҳои раванд барои мусоидат ба афзоиши наздик ба мувозинат;

• Оптимизатсияи тарҳи тигел барои имкон додани кристалл бидуни маҳдудияти механикӣ озодона афзоиш ёбад;

• Беҳтар кардани конфигуратсияи дорандаи тухмиҳо барои кам кардани номувофиқатии васеъшавии гармӣ байни тухмӣ ва графит ҳангоми гармкунӣ, аксар вақт бо гузоштани фосилаи 2 мм байни тухмӣ ва доранда;

• Равандҳои коркарди тозакунӣ, имкон додани кристалл бо танӯр сард шудан ва танзими ҳарорат ва давомнокӣ барои пурра бартараф кардани фишори дохилӣ.

---

Тамоюлҳо дар SiC Crystal Growth Technology

1. Андозаҳои кристалл калонтар
Диаметрҳои яккристаллии SiC аз ҳамагӣ чанд миллиметр то 6 дюйм, 8 дюйм ва ҳатто 12 дюйм вафли зиёд шуданд. Вафли калонтар самаранокии истеҳсолотро афзоиш медиҳад ва хароҷотро кам мекунад ва ҳамзамон ба талаботи замимаҳои дастгоҳи пурқувват қонеъ мекунад.

2. Сифати баландтари кристалл
Кристаллҳои баландсифати SiC барои дастгоҳҳои баландсифат муҳиманд. Сарфи назар аз беҳбудиҳои назаррас, кристаллҳои ҷорӣ то ҳол нуқсонҳое ба мисли микронайчаҳо, дислокатсияҳо ва ифлосиҳо доранд, ки ҳама метавонанд кор ва эътимоднокии дастгоҳро паст кунанд.

3. Коҳиш додани хароҷот
Истеҳсоли булӯри SiC ҳоло ҳам нисбатан гарон аст ва қабули васеъро маҳдуд мекунад. Коҳиш додани хароҷот тавассути равандҳои оптимизатсияи афзоиш, баланд бардоштани самаранокии истеҳсолот ва кам кардани хароҷоти ашёи хом барои тавсеаи барномаҳои бозор муҳим аст.

4. Истеҳсоли интеллектуалӣ
Бо пешрафтҳо дар зеҳни сунъӣ ва технологияҳои бузурги додаҳо, афзоиши кристалл SiC ба сӯи равандҳои интеллектуалӣ ва автоматӣ ҳаракат мекунад. Сенсорҳо ва системаҳои назорат метавонанд шароити афзоишро дар вақти воқеӣ назорат ва танзим кунанд, устувории раванд ва пешгӯиро беҳтар созанд. Таҳлили маълумот метавонад минбаъд параметрҳои раванд ва сифати кристаллро оптимизатсия кунад.

Ташаккули технологияи баландсифати ягона кристалл SiC дар таҳқиқоти маводи нимноқилҳо диққати асосӣ дорад. Бо пешрафти технология, усулҳои афзоиши кристалл таҳаввул ва такмилро идома дода, барои барномаҳои SiC дар дастгоҳҳои электронии ҳарораташон баланд, басомади баланд ва қудрати баланд заминаи мустаҳкам фароҳам меоранд.