Pertimbangan Kunci kanggo Persiapan Kristal Tunggal Silicon Carbide Berkualitas Tinggi

Cara utama kanggo persiapan kristal tunggal silikon kalebu: Pengangkutan Uap Fisik (PVT), Pertumbuhan Solusi Top-Seeded (TSSG), lan Deposisi Uap Kimia Suhu Tinggi (HT-CVD). Ing antarane, metode PVT digunakake ing produksi industri amarga peralatan sing gampang, gampang dikontrol, lan peralatan lan biaya operasional sing murah.

Titik Teknis Utama kanggo Pertumbuhan PVT Kristal Silicon Carbide

Nalika ngembangake kristal silikon karbida nggunakake metode Pengangkutan Uap Fisik (PVT), aspek teknis ing ngisor iki kudu dianggep:

1. Kemurnian Bahan Grafit ing Kamar Pertumbuhan: Isi impurity ing komponen grafit kudu ngisor 5 × 10⁻⁶, nalika isi impurity ing insulasi felt kudu ngisor 10 × 10⁻⁶. Unsur kayata B lan Al kudu dijaga ing ngisor 0,1 × 10⁻⁶.
2. Pamilihan Polaritas Kristal Wiji sing Bener: Panliten empiris nuduhake yen pasuryan C (0001) cocok kanggo tuwuh kristal 4H-SiC, dene pasuryan Si (0001) digunakake kanggo ngembangake kristal 6H-SiC.
3. Panganggone Kristal Wiji Off-Axis: Kristal wiji mati sumbu bisa ngowahi simetri pertumbuhan kristal, nyuda cacat ing kristal.
4. Proses Ikatan Kristal Wiji Berkualitas Tinggi.
5. Njaga Stabilitas Antarmuka Pertumbuhan Kristal Sajrone Siklus Pertumbuhan.

Teknologi Utama kanggo Pertumbuhan Kristal Silicon Carbide

1. Teknologi Doping kanggo Silicon Carbide Powder
   Doping bubuk silikon karbida kanthi jumlah Ce sing cocog bisa nyetabilake pertumbuhan kristal tunggal 4H-SiC. Asil praktis nuduhake yen Ce doping bisa:

• Nambah tingkat wutah saka kristal silikon karbida.
• Ngontrol orientasi wutah kristal, nggawe luwih seragam lan biasa.
• Nolak pembentukan impurity, nyuda cacat lan nggampangake produksi kristal tunggal lan kristal berkualitas tinggi.
• Nyandhet karat ing sisih mburi kristal lan ningkatake asil kristal tunggal.

• Teknologi Kontrol Gradien Suhu Axial lan Radial
  Gradien suhu aksial utamane mengaruhi jinis pertumbuhan kristal lan efisiensi. Gradien suhu sing cilik banget bisa nyebabake pembentukan polikristalin lan nyuda tingkat pertumbuhan. Gradien suhu aksial lan radial sing tepat nggampangake wutah kristal SiC kanthi cepet nalika njaga kualitas kristal sing stabil.
• Teknologi Kontrol Basal Plane Dislocation (BPD).
  Cacat BPD utamane muncul nalika stres geser ing kristal ngluwihi stres geser kritis SiC, ngaktifake sistem slip. Wiwit BPDs jejeg arah wutah kristal, padha utamané mbentuk sak wutah kristal lan cooling.
• Teknologi Penyesuaian Rasio Komposisi Fase Uap
  Nambah rasio karbon-kanggo-silikon ing lingkungan wutah minangka langkah efektif kanggo nyetabilake wutah kristal tunggal. Rasio karbon-kanggo-silikon sing luwih dhuwur nyuda bunching langkah gedhe, ngreksa informasi pertumbuhan permukaan kristal wiji, lan nyegah pembentukan politipe.
• Teknologi Kontrol Tekanan Rendah
  Kaku sajrone wutah kristal bisa nyebabake mlengkung bidang kristal, nyebabake kualitas kristal sing ora apik utawa malah retak. Tekanan dhuwur uga nambah dislokasi bidang basal, sing bisa nyebabake kualitas lapisan epitaxial lan kinerja piranti.

Gambar pemindaian wafer SiC 6 inci

Cara Ngurangi Stress ing Kristal:

• Nyetel distribusi lapangan suhu lan paramèter proses kanggo ngaktifake wutah cedhak-keseimbangan saka kristal tunggal SiC.
• Ngoptimalake struktur crucible kanggo ngidini wutah kristal gratis kanthi watesan minimal.
• Ngowahi teknik fiksasi kristal wiji kanggo nyuda mismatch ekspansi termal antarane kristal wiji lan wadhah grafit. Pendekatan umum yaiku ninggalake celah 2 mm ing antarane kristal wiji lan wadhah grafit.
• Ningkatake proses annealing kanthi ngleksanakake annealing tungku in-situ, nyetel suhu lan durasi annealing kanggo ngeculake stres internal kanthi lengkap.

Tren mangsa ing Teknologi Pertumbuhan Kristal Silicon Carbide

Ing ngarep, teknologi persiapan kristal tunggal SiC sing berkualitas tinggi bakal berkembang ing arah ing ngisor iki:

1. Wutah Skala Gedhe
   Dhiameter kristal tunggal silikon karbida wis ngalami évolusi saka sawetara milimeter nganti ukuran 6 inci, 8 inci, lan malah luwih gedhe 12 inci. Kristal SiC kanthi diameter gedhe nambah efisiensi produksi, nyuda biaya, lan nyukupi panjaluk piranti kanthi daya dhuwur.
2. Wutah Berkualitas Tinggi
   Kristal tunggal SiC sing berkualitas tinggi penting kanggo piranti kanthi kinerja dhuwur. Sanajan ana kemajuan sing signifikan, cacat kayata micropipe, dislokasi, lan impurities isih ana, sing mengaruhi kinerja lan linuwih piranti.
3. Pengurangan biaya
   Biaya persiapan kristal SiC sing dhuwur mbatesi aplikasi ing lapangan tartamtu. Ngoptimalake proses pertumbuhan, ningkatake efisiensi produksi, lan nyuda biaya bahan mentah bisa mbantu nyuda biaya produksi.
4. Wutah Cerdas
   Kanthi kemajuan ing AI lan data gedhe, teknologi pertumbuhan kristal SiC bakal luwih akeh nggunakake solusi cerdas. Ngawasi lan ngontrol wektu nyata nggunakake sensor lan sistem otomatis bakal nambah stabilitas lan kontrol proses. Kajaba iku, analytics data gedhe bisa ngoptimalake paramèter wutah, nambah kualitas kristal lan efisiensi produksi.

Teknologi persiapan kristal tunggal silikon karbida berkualitas tinggi minangka fokus utama ing riset bahan semikonduktor. Nalika teknologi maju, teknik pertumbuhan kristal SiC bakal terus berkembang, nyedhiyakake dhasar sing kuat kanggo aplikasi ing lapangan suhu dhuwur, frekuensi dhuwur, lan daya dhuwur.