Déi wichtegst Methode fir de Wuesstum vu Siliziumcarbid-Eenkristaller sinn ënner anerem Physical Vapor Transport (PVT), Top-Seeded Solution Growth (TSSG) an High-Temperature Chemical Vapor Deposition (HT-CVD).

Ënnert dësen ass d'PVT-Method zur primärer Technik fir d'industriell Produktioun ginn, wéinst senger relativ einfacher Ausrüstungsopstellung, einfacher Operatioun a Kontroll, a méi niddrege Ausrüstungs- a Betribskäschten.

---

Schlëssel technesch Punkte vum SiC Kristallwuesstum mat der PVT-Method

Fir Siliziumkarbidkristaller mat der PVT-Method ze wuessen, mussen e puer technesch Aspekter suergfälteg kontrolléiert ginn:

1. Rengheet vu Grafitmaterialien am thermesche Beräich
   D'Grafitmaterialien, déi am thermesche Beräich vum Kristallwuesstum benotzt ginn, mussen streng Rengheetsufuerderunge erfëllen. Den Unreinheetsgehalt a Graphitkomponenten soll ënner 5×10⁻⁶ leien, a fir Isolatiounsfilz ënner 10×10⁻⁶. Genauer gesot, mussen den Inhalt vu Bor (B) an Aluminium (Al) all ënner 0,1×10⁻⁶ leien.

2. Déi richteg Polaritéit vum Somkristall
   Empiresch Donnéeë weisen datt d'C-Fläch (0001) fir d'Wuesstem vu 4H-SiC-Kristaller gëeegent ass, während d'Si-Fläch (0001) fir d'Wuesstem vu 6H-SiC gëeegent ass.

3. Benotzung vun Off-Axis-Saatkristaller
   Off-axis Somen kënnen d'Wuesstumssymmetrie änneren, Kristalldefekter reduzéieren an eng besser Kristallqualitéit förderen.

4. Zouverlässeg Keimkristallbindungstechnik
   Eng korrekt Bindung tëscht dem Keimkristall an dem Halter ass essentiell fir d'Stabilitéit während dem Wuesstum.

5. D'Stabilitéit vun der Wuesstumsgrenzfläche erhalen
   Wärend dem ganze Kristallwuesstumszyklus muss d'Wuestumsgrenzfläche stabil bleiwen, fir eng héichqualitativ Kristallentwécklung ze garantéieren.

 

---

Kärtechnologien am SiC-Kristallwuesstem

1. Dotiertechnologie fir SiC-Pulver

D'Dotierung vu SiC-Pulver mat Cer (Ce) kann de Wuesstum vun engem eenzege Polytyp wéi 4H-SiC stabiliséieren. D'Praxis huet gewisen, datt Ce-Dotierung kann:

• D'Wuesstumsquote vu SiC-Kristaller erhéijen;

• Verbessert d'Kristallorientéierung fir e méi eenheetlecht a geriicht Wuesstum;

• Reduzéiert Onreinheeten a Mängel;

• Ënnerdréckt d'Réckkorrosioun vum Kristall;

• Verbessert d'Ausbezuelungsquote vun engem Eenzelkristall.

2. Kontroll vun axialen an radialen thermesche Gradienten

Axial Temperaturgradienten beaflossen de Kristallpolytyp an d'Wuesstumsquote. E Gradient, deen ze kleng ass, kann zu Polytyp-Inklusiounen a reduzéiertem Materialtransport an der Gasphas féieren. D'Optimiséierung vu souwuel axialen wéi och radialen Gradienten ass entscheedend fir e séiert a stabilt Kristallwuesstum mat konsequenter Qualitéit.

3. Technologie fir d'Kontroll vun der Basalplanverrécklung (BPD)

BPDs bilden sech haaptsächlech duerch Schéierspannung, déi de kritesche Schwellwäert a SiC-Kristaller iwwerschreit, wouduerch d'Glitschsystemer aktivéiert ginn. Well BPDs senkrecht zur Wuestumsrichtung stinn, entstinn se typescherweis beim Kristallwuesstum an der Ofkillung. D'Minimiséierung vun der interner Spannung kann d'BPD-Dicht däitlech reduzéieren.

4. Kontroll vun der Zesummesetzung vum Dampphas-Verhältnis

D'Erhéijung vum Kuelestoff-zu-Silizium-Verhältnis an der Gasphas ass eng bewährte Method fir d'Wuesstum vun eenzelne Polytypen ze fërderen. En héije C/Si-Verhältnis reduzéiert d'Makroschrëtt-Bündelbildung an erhält d'Uewerflächenierfschaft vum Keimkristall, wouduerch d'Bildung vun ongewollten Polytypen ënnerdréckt gëtt.

5. Technike fir Wuesstem mat nidderegem Stress

Stress beim Kristallwuesstum kann zu gekrëmmte Gitterfligere, Rëss a méi héijen BPD-Dichten féieren. Dës Defekter kënnen an epitaktesch Schichten iwwerdroe ginn an d'Leeschtung vum Apparat negativ beaflossen.

Verschidde Strategien fir den internen Kristallstress ze reduzéieren enthalen:

• Upassung vun der thermescher Feldverdeelung a Prozessparameter fir e bal Gläichgewiichtswuesstem ze fërderen;

• Optimiséierung vum Design vum Tiegel, fir datt de Kristall fräi wuessen kann ouni mechanesch Aschränkung;

• Verbesserung vun der Konfiguratioun vum Somhalter fir d'thermesch Expansiounsënnerscheedung tëscht dem Som an dem Graphit während der Erhëtzung ze reduzéieren, dacks andeems eng Spalt vun 2 mm tëscht dem Som an dem Halter gelooss gëtt;

• Raffinéierung vu Glühprozesser, wouduerch de Kristall mam Uewen ofkille kann, an Temperatur an Dauer ugepasst ginn, fir d'intern Spannung komplett ze entlaaschten.

---

Trends an der SiC Kristallwuesstemstechnologie

1. Gréisser Kristallgréissten
D'Duerchmiesser vu SiC-Eenkristaller si vu just e puer Millimeter op 6-Zoll, 8-Zoll a souguer 12-Zoll-Waferen eropgaang. Méi grouss Waferen erhéijen d'Produktiounseffizienz a reduzéieren d'Käschten, wärend se gläichzäiteg den Ufuerderunge vun Uwendungen mat héijer Leeschtung erfëllen.

2. Méi héich Kristallqualitéit
Héichqualitativ SiC-Kristaller si wesentlech fir héichperformant Apparater. Trotz bedeitende Verbesserunge weisen aktuell Kristaller ëmmer nach Defekter wéi Mikropipen, Verrenkungen an Ongereimtheeten op, déi all d'Leeschtung an d'Zouverlässegkeet vun Apparater verschlechtere kënnen.

3. Käschtereduktioun
D'Produktioun vu SiC-Kristaller ass nach ëmmer relativ deier, wat eng méi breet Akzeptanz limitéiert. D'Reduktioun vun de Käschten duerch optiméiert Wuessprozesser, erhéicht Produktiounseffizienz a méi niddreg Rohmaterialkäschten ass entscheedend fir d'Ausbreedung vun de Maartapplikatiounen.

4. Intelligent Produktioun
Mat Fortschrëtter an der kënschtlecher Intelligenz an de Big-Data-Technologien entwéckelt sech de SiC-Kristallwuesstum a Richtung intelligenten, automatiséierte Prozesser. Sensoren a Kontrollsystemer kënnen d'Wuesstumsbedingungen a Echtzäit iwwerwaachen an upassen, wouduerch d'Prozessstabilitéit an d'Berechnungsméiglechkeet verbessert ginn. D'Datenanalyse kann d'Prozessparameter an d'Kristallqualitéit weider optimiséieren.

D'Entwécklung vun héichqualitativer SiC-Eenkristallwuesstemstechnologie ass e wichtege Schwéierpunkt an der Fuerschung iwwer Hallefleedermaterialien. Mat der Entwécklung vun der Technologie wäerten d'Kristallwuesstemsmethoden sech weider entwéckelen a verbesseren, wat eng solid Basis fir SiC-Applikatiounen an elektroneschen Apparater mat héijen Temperaturen, Héichfrequenz an Héichleistung schaaft.