ข้อพิจารณาสําคัญในการผลิตคริสตัลเดียวของซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ที่มีคุณภาพสูง

วิธีการหลักในการผลิตคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์เดี่ยวประกอบด้วย การขนส่งควายทางกายภาพ (PVT), การเจริญเติบโตของสารละลายบน (TSSG) และการฝังควายทางเคมีในอุณหภูมิสูง (HT-CVD)

ในนั้นมีPVTเป็นวิธีการที่ได้รับการนํามาใช้อย่างแพร่หลายที่สุดในการผลิตอุตสาหกรรม เนื่องจากการจัดตั้งอุปกรณ์ที่ค่อนข้างเรียบง่าย การควบคุมง่าย และอุปกรณ์และค่าใช้จ่ายในการดําเนินงานที่ต่ํากว่า

จุดเด่นทางเทคนิคของวิธี PVT สําหรับการเติบโตของคริสตัล SiC

เมื่อปลูกคริสตัลเดียว SiC โดยใช้วิธี PVT ด้านเทคนิคต่อไปนี้มีความสําคัญ:

• ความบริสุทธิ์ของวัสดุกราฟิต

กราฟไททที่ใช้ในสนามความร้อนต้องตรงกับความต้องการความบริสุทธิ์ที่เข้มงวด เนื้อหาของสิ่งสกปรกในชิ้นส่วนกราฟไทท ควรมีขนาดต่ํากว่า 5 × 10−6 ขณะที่ฟิลท์กันความร้อนควรมีขนาดต่ํากว่า 10 × 10−6โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื้อหาโบรอน (B) และอลูมิเนียม (Al) ต้องต่ํากว่า 0.1 × 10−6ครับ

• การเลือกความขั้วของคริสตัลเมล็ดที่ถูกต้อง

การทดลองแสดงให้เห็นว่าหน้า C (0001) เหมาะสําหรับการเจริญเติบโต 4H-SiC ขณะที่หน้า Si (0001) ใช้สําหรับการเจริญเติบโต 6H-SiC

• การใช้คริสตัลเมล็ดนอกแกน

เมล็ดนอกแกนช่วยทําลายความสมดุลในการเติบโตและลดความบกพร่องในคริสตัลที่เกิดขึ้น

• กระบวนการผูกพันธุ์เมล็ดพันธุ์ที่มีคุณภาพสูง

การเชื่อมโยงที่น่าเชื่อถือ ระหว่างคริสตัลเมล็ดและเยื่อสําคัญสําหรับการเติบโตที่มั่นคง

• การรักษาอินเตอร์เฟซการเติบโตที่มั่นคง

ตลอดวงจรการเจริญเติบโต มันเป็นสิ่งสําคัญที่จะรักษาความมั่นคงของอินเตอร์เฟซการเจริญเติบโตของคริสตัล เพื่อให้มีคุณภาพที่เหมือนกัน

เทคโนโลยีหลักในการเจริญเติบโตของคริสตัล SiC

• เทคโนโลยีดอปปิ้งใน SiC Powder

  การดอปปิ้งซิลิคอนคาร์ไบด์ปูนกับเซเรียม (Ce) ส่งเสริมการเติบโตอย่างมั่นคงของโพลีไทป์เดียว 4H-SiC เทคนิคการดอปปิ้งนี้สามารถ:

   

  • เพิ่มอัตราการเติบโต

  • ปรับปรุงแนวทางของกระจก

  • ป้องกันการรวมของสิ่งสกปรกและการเกิดความบกพร่อง

  • ปรับปรุงผลผลิตของคริสตัลที่มีคุณภาพสูง

  • ป้องกันการกัดกร่อนด้านหลังและเพิ่ม monokrystallinity

• การควบคุมระดับอุณหภูมิแกนและระยะ

  การชันทางแกนมีผลต่อรูปร่างของคริสตัลและประสิทธิภาพการเจริญเติบโตอย่างสําคัญ การชันที่เล็กเกินไปอาจนําไปสู่การผสมผสานโพลิไทป์และการขนย้ายควายที่ลดลงการสนับสนุน axial และ radial ปรับปรุงที่ดีที่สุดเร็วการเติบโตของคริสตัลที่มั่นคง

• การควบคุมการขัดแย้งระดับพื้นฐาน (BPD)

  BPD เกิดขึ้นเมื่อความเครียดการตัดภายในเกินขอบวิกฤต โดยทั่วไปในระหว่างการเติบโตและการเย็น การจัดการความเครียดเหล่านี้เป็นกุญแจในการลดความบกพร่อง BPD ให้น้อยที่สุด

• การควบคุมอัตราส่วนการประกอบก๊าซ

  การเพิ่มอัตราคาร์บอนต่อซิลิคอนในระยะควายช่วยทําให้การเติบโตของพอลิไทป์เดียวมั่นคงและป้องกันการผสมผสานในขั้นตอนใหญ่ โดยยับยั้งการเกิดพอลิไทป์

• เทคนิค การ เติบโต ของ คริสตัล ที่ ไม่ มี ความ กดดัน

  ความเครียดภายในสามารถนําไปสู่การบิดเบือนกรอบ, การแตกกระจกกระจก, และความหนาแน่นของการขัดแย้งเพิ่มขึ้น, ทั้งหมดนี้ทําให้คุณภาพกระจกและผลงานของอุปกรณ์ลําดับล่างเสื่อมลงความเครียดสามารถลดลงได้:

   

  • การปรับปรุงสนามอุณหภูมิและกระบวนการเพื่อการเติบโตใกล้สมดุล

  • การออกแบบใหม่โครงสร้างของกระบอกเพื่ออนุญาตการขยายตัวของคริสตัลอิสระ

  • การปรับปรุงวิธีการติดตั้งเมล็ด โดยปล่อยช่องว่าง 2 มิลลิเมตรระหว่างเมล็ดและตัวถือกราฟิต เพื่อลดความไม่เหมาะสมของการขยายความร้อน

  • การผสมกระจกในเตาเพลิงเพื่อปล่อยความเครียดเหลือ โดยการปรับอุณหภูมิและระยะเวลาอย่างรอบคอบ

แนวโน้มในอนาคตในเทคโนโลยีการเติบโต SiC Single Crystal

• ขนาดคริสตัลที่ใหญ่กว่า

  กว้างของคริสตัล SiC เพียงบางมิลลิเมตร เพิ่มขึ้นจาก 6 นิ้ว, 8 นิ้ว, และแม้กระทั่ง 12 นิ้วและตอบสนองความต้องการของอุปกรณ์พลังงานสูง.

• คุณภาพ คริสตัล ที่ ดี ขึ้น

  ขณะที่คริสตัลปัจจุบันได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ปัญหายังคงมี เช่น ไมโครไพป์, การขัดแย้ง, และสิ่งสกปรก การกําจัดความบกพร่องเหล่านี้เป็นสิ่งสําคัญในการบรรลุอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า

• การลดต้นทุน

  ค่าใช้จ่ายสูงของการเจริญเติบโตของคริสตัล SiC เป็นอุปสรรคต่อการนํามาใช้อย่างแพร่หลาย การลดต้นทุนผ่านการปรับปรุงกระบวนการ การใช้ทรัพยากรที่ดีขึ้น และวัสดุแท้ที่ถูกกว่า เป็นพื้นที่สําคัญในการวิจัย

ครับ

• การ ผลิต ที่ มี ปัญญา

  ด้วยความก้าวหน้าใน AI และข้อมูลขนาดใหญ่ การเติบโตของคริสตัลที่ฉลาดกําลังเกิดขึ้นการปรับปรุงความมั่นคงและความสามารถในการผลิตการวิเคราะห์ข้อมูลสามารถปรับปรุงกระบวนการเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มผลผลิตและคุณภาพ