Schlëssel Iwwerleeunge fir d'Virbereedung vun engem héichwäertege Siliziumcarbid-Eenkristall

Zu den Haaptmethoden fir d'Virbereedung vu Silizium-Eenkristaller gehéieren: Physikaleschen Damptransport (PVT), Top-Seeded Solution Growth (TSSG) an High-Temperature Chemical Vapor Deposition (HT-CVD). Dorënner ass d'PVT-Method wäit verbreet an der Industrieproduktioun wéinst hirer einfacher Ausrüstung, einfacher Kontroll a niddrege Ausrüstungs- a Betribskäschten.

Schlëssel technesch Punkten fir PVT-Wuesstum vu Siliziumcarbidkristaller

Beim Wuesstum vu Siliziumcarbidkristaller mat der Physical Vapor Transport (PVT) Method mussen déi folgend technesch Aspekter berécksiichtegt ginn:

1. Rengheet vu Graphitmaterialien an der Wuesskammer: Den Unreinheetsgehalt a Graphitkomponenten muss ënner 5×10⁻⁶ leien, während den Unreinheetsgehalt am Isolatiounsfilz ënner 10×10⁻⁶ muss leien. Elementer wéi B an Al sollten ënner 0,1×10⁻⁶ gehale ginn.
2. Déi richteg Auswiel vun der Polaritéit vum Keimkristall: Empiresch Studien weisen datt d'C (0001)-Uewerfläch fir d'Zucht vu 4H-SiC-Kristaller gëeegent ass, während d'Si (0001)-Uewerfläch fir d'Zucht vu 6H-SiC-Kristaller benotzt gëtt.
3. Benotzung vun Off-Axis-Somkristaller: Off-Axis-Somkristaller kënnen d'Symmetrie vum Kristallwuesstum änneren an doduerch Mängel am Kristall reduzéieren.
4. Héichqualitative Keimkristallbindungsprozess.
5. D'Stabilitéit vun der Kristallwuesstumsgrenzfläche während dem Wuesstumszyklus erhalen.

Schlësseltechnologien fir de Wuesstum vu Siliziumkarbidkristaller

1. Dopingtechnologie fir Siliziumcarbidpulver
   D'Dotierung vum Siliziumcarbidpulver mat enger entspriechender Quantitéit Ce kann de Wuesstum vun 4H-SiC-Eenzelkristaller stabiliséieren. Praktesch Resultater weisen datt Ce-Dotierung kann:

• Erhéicht d'Wuesstumsquote vu Siliziumcarbidkristaller.
• Kontrolléiert d'Orientéierung vum Kristallwuesstum, sou datt et méi gläichméisseg a reegelméisseg gëtt.
• Ënnerdréckt d'Bildung vun Ongereinheeten, reduzéiert Defekter an erliichtert d'Produktioun vun Eenkristall- a qualitativ héichwäertege Kristaller.
• Hemmt d'Réckkorrosioun vum Kristall a verbessert den Eenzelkristallausbezuch.

• Axial an radial Temperaturgradientkontrolltechnologie
  Den axialen Temperaturgradient beaflosst haaptsächlech den Typ an d'Effizienz vum Kristallwuesstum. En exzessiv klengen Temperaturgradient kann zu polykristalliner Bildung féieren an d'Wuestumsraten reduzéieren. Déi richteg axial an radial Temperaturgradienten erliichteren e séiert SiC-Kristallwuesstum, während eng stabil Kristallqualitéit erhale bleift.
• Technologie fir d'Kontroll vun der Basalplanverrécklung (BPD)
  BPD-Defekter entstinn haaptsächlech wann d'Schéierspannung am Kristall déi kritesch Schéierspannung vum SiC iwwerschreit, wouduerch d'Glühsystemer aktivéiert ginn. Well BPDs senkrecht zur Kristallwuesstumsrichtung stinn, bilden se sech haaptsächlech beim Kristallwuesstum an der Ofkillung.
• Technologie fir d'Upassung vum Verhältnis vun der Dampphasezesummesetzung
  D'Erhéijung vum Kuelestoff-zu-Silizium-Verhältnis an der Wuestumsëmfeld ass eng effektiv Moossnam fir d'Wuestum vun Eenzelkristaller ze stabiliséieren. E méi héicht Kuelestoff-zu-Silizium-Verhältnis reduzéiert d'Bündelbildung a grousse Schrëtt, erhält d'Wuestumsinformatioun vun de Somkristalleruewerflächen an ënnerdréckt d'Polytypbildung.
• Technologie fir niddreg Stresskontroll
  Stress beim Kristallwuesstum kann zu enger Béiung vun de Kristallflächen féieren, wat zu enger schlechter Kristallqualitéit oder souguer zu Rëssbildung féiert. Héich Stress erhéicht och d'Verrécklunge vun der Basalfläch, wat d'Qualitéit vun der epitaktischer Schicht an d'Leeschtung vum Apparat negativ beaflosse kann.

6-Zoll SiC Wafer Scanbild

Methoden fir Stress a Kristaller ze reduzéieren:

• Upassen vun der Temperaturfeldverdeelung an de Prozessparameter, fir e bal Gläichgewiichtswuesstum vu SiC-Eenzelkristaller z'erméiglechen.
• Optiméiert d'Struktur vun der Tiegel, fir e fräit Kristallwuesstum mat minimale Restriktiounen z'erméiglechen.
• Modifizéiert d'Fixatiounstechnike vum Keimkristall fir d'thermesch Expansiounsfehler tëscht dem Keimkristall an dem Graphithalter ze reduzéieren. Eng üblech Approche ass et, eng Spalt vun 2 mm tëscht dem Keimkristall an dem Graphithalter ze loossen.
• Verbesserung vun Glühprozesser andeems In-situ-Uewenglühung ëmgesat gëtt, d'Glühtemperatur an d'Dauer ugepasst ginn, fir d'intern Spannung vollstänneg ze entlaaschten.

Zukünfteg Trends an der Technologie fir d'Wuesstum vu Siliziumkarbidkristaller

An der Zukunft wäert sech d'Technologie fir d'Virbereedung vun héichwäertegem SiC-Eenkristall a folgend Richtungen entwéckelen:

1. Grousswuesstem
   Den Duerchmiesser vun Siliziumkarbid-Eenzelkristaller huet sech vun e puer Millimeter op 6-Zoll, 8-Zoll an nach méi grouss 12-Zoll-Gréissten entwéckelt. SiC-Kristaller mat groussen Duerchmiesser verbesseren d'Produktiounseffizienz, reduzéieren d'Käschten an erfëllen d'Ufuerderunge vun Héichleistungsgeräter.
2. Héichqualitativt Wuesstem
   Héichqualitativ SiC-Eenkristaller si wesentlech fir héichperformant Apparater. Obwuel bedeitend Fortschrëtter gemaach goufen, gëtt et ëmmer nach Mängel wéi Mikropipen, Verrenkungen an Ongereimtheeten, déi d'Leeschtung an d'Zouverlässegkeet vun den Apparater beaflossen.
3. Käschtereduktioun
   Déi héich Käschte vun der SiC-Kristallvirbereedung limitéieren hir Uwendung a bestëmmte Beräicher. D'Optimiséierung vu Wuestumsprozesser, d'Verbesserung vun der Produktiounseffizienz an d'Reduktioun vun de Rohmaterialkäschte kënnen hëllefen, d'Produktiounskäschten ze senken.
4. Intelligent Wuesstem
   Mat de Fortschrëtter an der KI a Big Data wäert d'SiC-Kristallwuesstemstechnologie ëmmer méi intelligent Léisunge benotzen. Echtzäit-Iwwerwaachung a Kontroll mat Hëllef vu Sensoren an automatiséierte Systemer wäerten d'Prozessstabilitéit a Kontrollméiglechkeet verbesseren. Zousätzlech kënnen Big Data-Analysen d'Wuesstumsparameter optimiséieren, d'Kristallqualitéit an d'Produktiounseffizienz verbesseren.

D'Technologie fir d'Virbereedung vun engem héichwäertege Siliziumkarbid-Eenkristall ass e Schlësselfokus an der Fuerschung iwwer Hallefleedermaterialien. Mat der Entwécklung vun der Technologie wäerten d'SiC-Kristallwuesstemstechnike sech weiderentwéckelen a sou eng solid Basis fir Uwendungen an Héichtemperatur-, Héichfrequenz- a Leeschtungsfelder bidden.