De wichtichste metoaden foar it groeien fan ienkristallen fan silisiumkarbid omfetsje Fysyk damptransport (PVT), Top-Seeded Solution Growth (TSSG), en hege-temperatuer gemyske dampdeposysje (HT-CVD).

Under dizze is de PVT-metoade de primêre technyk wurden foar yndustriële produksje fanwegen syn relatyf ienfâldige apparatueropset, gemak fan operaasje en kontrôle, en legere apparatuer- en operasjonele kosten.

---

Wichtige technyske punten fan SiC-kristalgroei mei de PVT-metoade

Om silisiumkarbidkristallen te kweken mei de PVT-metoade, moatte ferskate technyske aspekten sekuer kontrolearre wurde:

1. Suverens fan grafytmaterialen yn it termyske fjild
   De grafytmaterialen dy't brûkt wurde yn it termyske fjild fan kristalgroei moatte oan strange easken foar suverens foldwaan. It ûnreinheidsgehalte yn grafytkomponinten moat ûnder 5 × 10⁻⁶ wêze, en foar isolaasjefilts ûnder 10 × 10⁻⁶. Spesifyk moatte de ynhâld fan boor (B) en aluminium (Al) elk ûnder 0,1 × 10⁻⁶ wêze.

2. Korrekte polariteit fan siedkristal
   Empiryske gegevens litte sjen dat it C-flak (0001) geskikt is foar it groeien fan 4H-SiC-kristallen, wylst it Si-flak (0001) geskikt is foar 6H-SiC-groei.

3. Gebrûk fan siedkristallen bûten de as
   Sied bûten de as kinne de groeisymmetry feroarje, kristaldefekten ferminderje en in bettere kristalkwaliteit befoarderje.

4. Betroubere siedkristalbindingstechnyk
   In goede ferbining tusken it siedkristal en de hâlder is essensjeel foar stabiliteit tidens groei.

5. Stabiliteit fan 'e groei-ynterface behâlde
   Tidens de hiele kristalgroeisyklus moat de groei-ynterface stabyl bliuwe om kristalûntwikkeling fan hege kwaliteit te garandearjen.

 

---

Kearntechnologyen yn SiC-kristalgroei

1. Dopingtechnology foar SiC-poeier

Doping fan SiC-poeier mei cerium (Ce) kin de groei fan in inkele polytype lykas 4H-SiC stabilisearje. De praktyk hat oantoand dat Ce-doping kin:

• Ferheegje de groeisnelheid fan SiC-kristallen;

• Ferbetterje kristaloriïntaasje foar mear unifoarme en rjochtingjende groei;

• Ferminderje ûnreinheden en gebreken;

• Underdruk korrosje oan 'e efterkant fan it kristal;

• Ferbetterje de opbringst fan ien kristal.

2. Kontrôle fan axiale en radiale termyske gradiënten

Aksiale temperatuergradiënten hawwe ynfloed op it kristalpolytype en de groeisnelheid. In gradiënt dy't te lyts is, kin liede ta polytype-ynklúzjes en fermindere materiaaltransport yn 'e dampfaze. It optimalisearjen fan sawol axiale as radiale gradiënten is krúsjaal foar rappe en stabile kristalgroei mei konsekwinte kwaliteit.

3. Basale Vlak Dislokaasje (BPD) Kontrôletechnology

BPD's ûntsteane benammen troch skuorspanning dy't de krityske drompel yn SiC-kristallen oerskriuwt, wêrtroch slipsystemen aktivearre wurde. Om't BPD's loodrecht op 'e groeirjochting steane, ûntsteane se typysk tidens kristalgroei en ôfkuolling. It minimalisearjen fan ynterne spanning kin de BPD-tichtens signifikant ferminderje.

4. Kontrôle fan dampfaze-komposysjeferhâlding

It ferheegjen fan de koalstof-silisiumferhâlding yn 'e dampfaze is in bewiisde metoade foar it befoarderjen fan groei fan ien polytype. In hege C/Si-ferhâlding ferminderet makrostap-bonkjen en behâldt oerflak-erfskip fan it siedkristal, wêrtroch't de foarming fan net winske polytypen ûnderdrukt wurdt.

5. Leech-stress groeitechniken

Stress tidens kristalgroei kin liede ta kromme roosterflakken, skuorren en hegere BPD-tichtheden. Dizze defekten kinne oergean nei epitaksiale lagen en in negative ynfloed hawwe op de prestaasjes fan it apparaat.

Ferskate strategyen om ynterne kristalstress te ferminderjen omfetsje:

• Oanpassing fan termyske fjildferdieling en prosesparameters om hast lykwichtsgroei te befoarderjen;

• Optimalisearjen fan it ûntwerp fan 'e kroes om it kristal frij te litten groeie sûnder meganyske beheining;

• It ferbetterjen fan 'e konfiguraasje fan' e siedhâlder om de termyske útwreidingsferskil tusken it sied en grafyt tidens ferwaarming te ferminderjen, faak troch in gat fan 2 mm tusken it sied en de hâlder te litten;

• Raffinearjen fan gloeiprosessen, wêrtroch't it kristal mei de oven ôfkuolje kin, en temperatuer en doer oanpasse om ynterne spanning folslein te ferminderjen.

---

Trends yn SiC-kristalgroeitechnology

1. Gruttere kristalgruttes
De diameters fan SiC-ienkristallen binne tanommen fan mar in pear millimeters nei wafers fan 6 inch, 8 inch en sels 12 inch. Gruttere wafers ferheegje de produksjeeffisjinsje en ferminderje de kosten, wylst se foldogge oan 'e easken fan tapassingen mei hege fermogen.

2. Hegere kristalkwaliteit
SiC-kristallen fan hege kwaliteit binne essensjeel foar apparaten mei hege prestaasjes. Nettsjinsteande wichtige ferbetteringen litte hjoeddeistige kristallen noch altyd defekten sjen lykas mikropipen, ûntwrichtingen en ûnreinheden, dy't allegear de prestaasjes en betrouberens fan apparaten kinne ferleegje.

3. Kostenreduksje
De produksje fan SiC-kristal is noch altyd relatyf djoer, wat bredere oannimmen beheint. Kosten ferminderje troch optimalisearre groeiprosessen, ferhege produksjeeffisjinsje en legere grûnstofkosten is krúsjaal foar it útwreidzjen fan merktapassingen.

4. Intelligente produksje
Mei foarútgong yn keunstmjittige yntelliginsje en big data-technologyen giet de groei fan SiC-kristalen oer nei yntelliginte, automatisearre prosessen. Sensoren en kontrôlesystemen kinne groeiomstannichheden yn realtime kontrolearje en oanpasse, wêrtroch't de prosesstabiliteit en foarsisberens ferbettere wurde. Data-analyse kin prosesparameters en kristalkwaliteit fierder optimalisearje.

De ûntwikkeling fan SiC-ienkristalgroeitechnology fan hege kwaliteit is in wichtich fokuspunt yn ûndersyk nei healgeleidermaterialen. Mei de foarútgong fan 'e technology sille kristalgroeimetoaden trochgean mei ûntwikkeljen en ferbetterjen, wêrtroch't in solide basis ûntstiet foar SiC-tapassingen yn elektroanyske apparaten mei hege temperatuer, hege frekwinsje en hege fermogen.