Yüksek Kaliteli Silisyum Karbür Tek Kristallerinin Hazırlanmasındaki Kilit Noktalar

SiC Tek Kristallerinin Hazırlama Yöntemleri: PVT Yöntemine Odaklanma

Silisyum karbür (SiC) tek kristallerinin başlıca hazırlama yöntemleri arasında Fiziksel Buhar Taşınımı (PVT), Tepeden Tohumla Çözelti Büyütme (TSSG) ve Yüksek Sıcaklıkta Kimyasal Buhar Biriktirme (HT-CVD) yer alır.
Bunlar arasında, PVT yöntemi basit ekipmanı, kontrol kolaylığı, nispeten düşük ekipman maliyeti ve işletme giderleri nedeniyle endüstriyel üretimde en yaygın olarak benimsenen yöntemdir.

SiC Kristallerinin PVT Büyütmesindeki Temel Teknolojiler

PVT büyüme yapısının şematik diyagramı

Fiziksel Buhar Taşınımı (PVT) yöntemi kullanılarak SiC kristalleri büyütmek için temel hususlar şunlardır:

Termal Alandaki Grafit Malzemelerin Saflığı

Grafit parçalarındaki safsızlık içeriği 5×10⁻⁶ altında ve yalıtım keçesindeki safsızlık içeriği 10×10⁻⁶Daha Yüksek Kalite

Bor (B) ve alüminyum (Al) konsantrasyonları 0.1×10⁻⁶Daha Yüksek Kalite

Tohum Kristalinin Doğru Polarite Seçimi

C (0001) yüzeyi 4H-SiC kristalleri büyütmek için uygundur.

Si (0001) yüzeyi 6H-SiC kristalleri büyütmek için uygundur.

Eksen Dışı Tohum Kristali Kullanımı

Eksen dışı tohumlar, büyüme simetrisini değiştirir ve kristalde kusurların oluşumunu azaltmaya yardımcı olur.

İyi Tohum Kristali Yapıştırma Süreci

Büyüme süreci boyunca mekanik kararlılığı ve tekdüzeliği sağlar.

Süreç Sırasında Kararlı Büyüme Arayüzü

Yüksek kaliteli kristal oluşumu için kararlı bir katı-gaz arayüzünü korumak çok önemlidir.

SiC Kristal Büyütme için Kritik Teknolojiler

SiC Tozunda Katkılama Teknolojisi

Seryum (Ce) katkısı kaynak tozunda tek fazlı 4H-SiC kristallerinin kararlı büyümesini teşvik eder.

Faydaları arasında artan büyüme hızı, gelişmiş yönlendirme kontrolü, azaltılmış safsızlıklar ve kusurlar ile gelişmiş tek fazlı kararlılık ve kristal kalitesi yer alır.

Ayrıca arka yüz erozyonunu bastırmaya ve tek kristalliği iyileştirmeye yardımcı olur.

Eksenel ve Radyal Termal Gradyanların Kontrolü

Eksenel termal gradyan, polimorf kararlılığını ve büyüme verimliliğini etkiler.

Düşük gradyanlar istenmeyen polimorflara ve azaltılmış malzeme taşınımına neden olabilir.

Uygun eksenel ve radyal gradyanlar hızlı büyüme ve kararlı kristal kalitesi sağlar.

Bazal Düzlem Dislokasyon (BPD) Kontrolü

BPD'ler, SiC'nin kritik kayma gerilimini aşan kayma geriliminden kaynaklanır.

Bu kusurlar, kayma sistemi aktivasyonu nedeniyle büyüme ve soğutma aşamalarında oluşur.

İç gerilimi azaltmak, BPD oluşumunu en aza indirir.

Gaz Fazı Bileşimi Oran Kontrolü

Gaz fazında daha yüksek bir karbon-silisyum oranı polimorf dönüşümünü bastırmaya yardımcı olur.

Büyük basamak kümelenmesini azaltır, büyüme yüzey bilgilerini korur ve polimorf kararlılığını artırır.

​

Düşük Gerilimli Büyüme Kontrolü

İç gerilim, kafes bükülmesine, kristal çatlamasına ve artan BPD'lere yol açarak epitaksi ve cihaz performansını olumsuz etkiler.

Temel gerilim azaltma stratejileri şunlardır:

• Denge büyümesine yaklaşmak için termal alanı ve proses parametrelerini optimize etmekSerbest kristal genleşmesine izin vermek için pota yapısını yeniden tasarlamak

• Tohum yapıştırma yöntemlerini ayarlamak, örneğin, termal genleşme farklılıklarını karşılamak için tohum ve grafit tutucu arasında

• 2 mm boşluk bırakmak.Büyüme sonrası tavlamayı kontrol etmek, in-situ fırın soğutma ve kalıntı gerilimi gidermek için optimize edilmiş tavlama parametreleri dahil.

• SiC Kristal Büyütme Teknolojisindeki Gelişme EğilimleriGelecekte, yüksek kaliteli SiC tek kristal büyütme aşağıdaki yönlerde ilerleyecektir:

Daha Büyük Gofret Boyutu
 

SiC gofret çapı birkaç milimetreden

6 inç, 8 inç

ve hatta 12 inç 'e kadar büyümüştür.Daha büyük gofretler üretim verimliliğini artırır, maliyetleri düşürür ve yüksek güçlü cihaz gereksinimlerini karşılar.Daha Yüksek Kalite

SiC kristal kalitesi önemli ölçüde iyileşmiş olsa da, mikropipeler, dislokasyonlar ve safsızlıklar gibi kusurlar hala devam etmektedir.

Cihaz performansını ve güvenilirliğini sağlamak için bu kusurların ortadan kaldırılması kritik öneme sahiptir.

Daha Düşük Maliyet

SiC kristallerinin mevcut yüksek maliyeti, yaygın olarak benimsenmelerini sınırlamaktadır.

Maliyet düşüşleri, proses optimizasyonu, gelişmiş verimlilik ve daha ucuz hammaddelerle elde edilebilir.

Sonuç:

Yüksek kaliteli SiC tek kristal büyütme, yarı iletken malzeme araştırmalarının önemli bir alanıdır. Sürekli teknolojik ilerlemeyle, SiC kristal büyütme teknikleri daha da gelişecek ve yüksek sıcaklık, yüksek frekans ve yüksek güçlü elektronikteki uygulaması için sağlam bir temel oluşturacaktır.

Ürünlerimiz：