Βασικές εκτιμήσεις για την παραγωγή μονοκρυστάλλων καρβιδίου του πυριτίου (SiC) υψηλής ποιότητας

Οι κύριες μέθοδοι για την παραγωγή μονοκρυστάλλων καρβιδίου του πυριτίου περιλαμβάνουν τη μεταφορά φυσικού ατμού (PVT), την ανάπτυξη διαλύματος κορυφής (TSSG) και τη χημική αποσύνθεση ατμού υψηλής θερμοκρασίας (HT-CVD).

Μεταξύ αυτών,ΠΕΠείναι η πιο ευρέως υιοθετημένη μέθοδος στη βιομηχανική παραγωγή λόγω της σχετικά απλής ρύθμισης του εξοπλισμού, της ευκολίας ελέγχου και των χαμηλότερων δαπανών εξοπλισμού και λειτουργίας.

Τεχνικά στοιχεία της μεθόδου PVT για την ανάπτυξη κρυστάλλων SiC

Κατά την καλλιέργεια μονοκρυστάλλων SiC με τη μέθοδο PVT, κρίσιμες είναι οι ακόλουθες τεχνικές πτυχές:

• Καθαρότητα των υλικών γραφίτη

Το γραφίτη που χρησιμοποιείται στο θερμικό πεδίο πρέπει να πληροί αυστηρές απαιτήσεις καθαρότητας.Ειδικότερα, η περιεκτικότητα σε βόριο (B) και αλουμίνιο (Al) πρέπει να είναι μικρότερη από 0,1 × 10−6.- Δεν ξέρω.

• Ορθή επιλογή πολικότητας κρυστάλλου σπόρων

Τα πειράματα έχουν δείξει ότι το πρόσωπο C (0001) είναι κατάλληλο για την ανάπτυξη 4H-SiC, ενώ το πρόσωπο Si (0001) χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη 6H-SiC.

• Χρήση κρυστάλλων σπόρων εκτός άξονα

Οι σπόροι εκτός άξονα συμβάλλουν στην κατάρρευση της συμμετρίας ανάπτυξης και στη μείωση των ελαττωμάτων στον προκύπτοντα κρύσταλλο.

• Διαδικασία σύνδεσης σπόρων υψηλής ποιότητας

Η αξιόπιστη σύνδεση μεταξύ του κρυστάλλου του σπόρου και του υποστρώματος είναι απαραίτητη για σταθερή ανάπτυξη.

• Διατήρηση σταθερής διεπαφής ανάπτυξης

Κατά τη διάρκεια του κύκλου ανάπτυξης, είναι κρίσιμο να διατηρείται η σταθερότητα της διεπαφής ανάπτυξης των κρυστάλλων για να εξασφαλίζεται ομοιόμορφη ποιότητα.

Βασικές τεχνολογίες στην ανάπτυξη των κρυστάλλων SiC

• Τεχνολογία ντόπινγκ σε σκόνη SiC

  Η ντόπινγκ σκόνης καρβιδίου πυριτίου με κερίμιο (Ce) προάγει τη σταθερή ανάπτυξη του μονοπολυτύπου 4H-SiC.

   

  • Αύξηση του ρυθμού ανάπτυξης.

  • Βελτίωση του κρυσταλλογραφικού προσανατολισμού.

  • Καταστολή της ενσωμάτωσης ακαθαρσιών και της δημιουργίας ελαττωμάτων.

  • Βελτίωση της απόδοσης υψηλής ποιότητας κρυστάλλων.

  • Αποτρέπουν τη διάβρωση από πίσω και αυξάνουν τη μονοκρυσταλλικότητα.

• Ελέγχος κλίσης θερμοκρασίας άξονας και ακτίνας

  Η κλίση του άξονα επηρεάζει σημαντικά τη μορφολογία του κρυστάλλου και την αποτελεσματικότητα ανάπτυξης.Βέλτιστες αξονικές και ακτινικές κλίσεις υποστήριξης γρήγορα, σταθερή ανάπτυξη κρυστάλλων.

• Έλεγχος της εκτόνωσης του βασικού επιπέδου (BPD)

  Τα BPD προκύπτουν όταν η εσωτερική πίεση κοπής υπερβαίνει το κρίσιμο όριο, συνήθως κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης και της ψύξης.

• Ελέγχος της αναλογίας σύνθεσης φάσης αερίου

  Η αύξηση της αναλογίας άνθρακα προς πυρίτιο στη φάση ατμού συμβάλλει στη σταθεροποίηση της ανάπτυξης ενός πολυτύπου και αποτρέπει τη συσσωμάτωση μακρο-βημάτων, καταστείλλοντας έτσι τον σχηματισμό πολυτύπου.

• Τεχνικές Ανάπτυξης Κρυστάλλων με Λιγότερο Άγχος

  Η εσωτερική πίεση μπορεί να οδηγήσει σε στρέβλωση πλέγματος, ρωγμάτωση κρυστάλλων και αυξημένη πυκνότητα εκτόξευσης, τα οποία υποβαθμίζουν την ποιότητα των κρυστάλλων και τις επιδόσεις της συσκευής.Το άγχος μπορεί να μετριαστεί με:

   

  • Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται για την κατασκευή ή την εκτέλεση των παραγόντων που αναφέρονται στην παράγραφο 1 του παρόντος παραρτήματος είναι κατάλληλος για την κατασκευή ή την εκτέλεση των παραγόντων που αναφέρονται στην παράγραφο 1 του παρόντος παραρτήματος.

  • Ανασχεδιασμός της δομής του χωνευτήρα για να επιτραπεί η ελεύθερη διαστολή των κρυστάλλων.

  • Βελτίωση των μεθόδων τοποθέτησης των σπόρων αφήνοντας ένα κενό 2 mm μεταξύ του σπόρου και του φορέα γραφίτη για τη μείωση της ασυμφωνίας θερμικής διαστολής.

  • Η αναψύξη του κρυστάλλου στο φούρνο για την απελευθέρωση υπολειμματικού στρες, με προσεκτική ρύθμιση της θερμοκρασίας και της διάρκειας.

Μελλοντικές τάσεις στην τεχνολογία ανάπτυξης μονοκρυστάλλων SiC

• Μεγαλύτερο μέγεθος κρυστάλλου

  Η διάμετρος των μονοκρυστάλλων SiC έχει αυξηθεί από λίγα χιλιοστά σε 6 ιντσών, 8 ιντσών, ακόμη και 12 ιντσών πλακίδια.και ικανοποιεί τις ανάγκες των συσκευών υψηλής ισχύος.

• Υψηλότερη Κρυσταλλική Ποιότητα

  Ενώ οι σημερινοί κρύσταλλοι έχουν βελτιωθεί σημαντικά, παραμένουν προκλήσεις όπως μικροσωλήνες, εκτοπίσεις και ακαθαρσίες.

• Μείωση του κόστους

  Το υψηλό κόστος της ανάπτυξης των κρυστάλλων SiC είναι ένα εμπόδιο για την ευρεία υιοθέτηση.

- Δεν ξέρω.

• Έξυπνη Κατασκευή

  Με τις εξελίξεις στην τεχνητή νοημοσύνη και τα μεγάλα δεδομένα, η έξυπνη ανάπτυξη των κρυστάλλων είναι στον ορίζοντα.βελτίωση της σταθερότητας και της αναπαραγωγικότηταςΗ ανάλυση δεδομένων μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω τη διαδικασία για να βελτιώσει την απόδοση και την ποιότητα.