Belangrijkste overwegingen voor de productie van kwalitatief hoogwaardige siliciumcarbide (SiC) enkelkristallen

De belangrijkste methoden voor het produceren van siliciumcarbide-enkelkristallen zijn onder andere fysiek damptransport (PVT), top-seeded solution growth (TSSG) en chemische dampdepositie bij hoge temperatuur (HT-CVD).

Onder deze,PVTis de meest gebruikte methode in de industriële productie vanwege de relatief eenvoudige installatie van de apparatuur, het gemakkelijke beheer en de lagere apparatuur- en exploitatiekosten.

Technische hoogtepunten van de PVT-methode voor SiC-kristalgroei

Bij het verbouwen van SiC-enkelkristallen met behulp van de PVT-methode zijn de volgende technische aspecten van cruciaal belang:

• Zuiverheid van grafietmaterialen

Het grafiet dat in het warmteveld wordt gebruikt, moet voldoen aan strenge zuiverheidsvereisten.In het bijzonderHet gehalte aan boor (B) en aluminium (Al) moet lager zijn dan 0,1 × 10−6.- Ik weet het niet.

• Korrekte selectie van zaadkristallenpolariteit

Experimenten hebben aangetoond dat de C (0001) -kant geschikt is voor het kweken van 4H-SiC, terwijl de Si (0001) -kant wordt gebruikt voor het kweken van 6H-SiC.

• Gebruik van zaadkristallen buiten de as

Zaden buiten de as helpen de groei-symmetrie te doorbreken en gebreken in het resulterende kristal te verminderen.

• Een kwalitatief hoogwaardig zaadbindingsproces

Betrouwbare binding tussen het zaadkristal en het substraat is essentieel voor een stabiele groei.

• Behoud van een stabiele groeiinterface

Tijdens de gehele groeicyclus is het van cruciaal belang de stabiliteit van de groeiinterface van het kristal te handhaven om een uniforme kwaliteit te garanderen.

Kerntechnologieën in SiC-kristalgroei

• Dopingtechnologie in SiC-poeder

  Het dopen van siliciumcarbidepoeder met cerium (Ce) bevordert de stabiele groei van enkel polytype 4H-SiC. Deze dopingtechniek kan:

   

  • Verhogen van de groei;

  • Verbeteren van de kristallografische oriëntatie;

  • Het voorkomen van verontreinigingen en de vorming van gebreken;

  • Verbeteren van de opbrengst van hoogwaardige kristallen;

  • Vermijd corrosie aan de achterzijde en verhoog de monokristalliniteit.

• Axial en radial temperatuurgradiëntregeling

  De axiale gradiënt beïnvloedt de kristalmorfologie en de groeiefficiëntie aanzienlijk.Optimale axiale en radiale hellingen ondersteunen snel, stabiele kristalgroei.

• Beheersing van basalplanafwijkingen (BPD)

  BPD's ontstaan wanneer de interne scheerspanning de kritische drempel overschrijdt, meestal tijdens groei en afkoeling.

• Beheersing van de gasfasecompositieverhouding

  Het verhogen van de koolstof- naar siliciumverhouding in de dampfase helpt de groei van een enkel poly-type te stabiliseren en voorkomt macro-stapgroepen, waardoor de vorming van poly-typen wordt onderdrukt.

• Technieken voor de groei van kristallen zonder stress

  Interne spanning kan leiden tot vervorming van het rooster, kristallen kraken en verhoogde dislocatie dichtheid, die allemaal de kwaliteit van het kristal en de prestaties van het apparaat stroomafwaarts verlagen.Stress kan worden verminderd door::

   

  • Temperatuurveld- en procesoptimalisatie voor groei in bijna evenwicht;

  • Het opnieuw ontwerpen van de smeltkroesstructuur om vrije kristallen uitbreiding mogelijk te maken;

  • Verbetering van de methoden voor het monteren van zaad door een spatie van 2 mm tussen het zaad en de grafiethouder te laten om de thermische uitbreidingsmismatch te verminderen;

  • Het kristal in de oven ontdooien om restspanning vrij te maken, met zorgvuldige aanpassing van temperatuur en duur.

Toekomstige trends in SiC-groeitechnologie

• Grotere kristalgrootte

  De diameter van SiC-single kristallen is gegroeid van een paar millimeter naar 6 inch, 8 inch en zelfs 12 inch wafers.en voldoet aan de behoeften van apparaten met een hoog vermogen.

• Hogere kristalkwaliteit

  Hoewel de huidige kristallen sterk zijn verbeterd, blijven er nog steeds uitdagingen zoals micropipes, dislocaties en onzuiverheden.

• Vermindering van kosten

  De hoge kosten van SiC-kristalgroei zijn een belemmering voor een brede adoptie.

- Ik weet het niet.

• Intelligente productie

  Met vooruitgang in AI en big data, is intelligente kristalgroei aan de horizon.verbetering van de stabiliteit en reproduceerbaarheidData-analyse kan het proces verder verfijnen om de opbrengst en kwaliteit te verbeteren.