Ystyriaethau Allweddol ar gyfer Paratoi Grisial Sengl Silicon Carbid o Ansawdd Uchel

Mae'r prif ddulliau ar gyfer paratoi grisial sengl silicon yn cynnwys: Cludiant Anwedd Ffisegol (PVT), Twf Toddiant Hadu Uchaf (TSSG), a Dyddodiad Anwedd Cemegol Tymheredd Uchel (HT-CVD). Ymhlith y rhain, mae'r dull PVT yn cael ei fabwysiadu'n eang mewn cynhyrchu diwydiannol oherwydd ei offer syml, rhwyddineb rheoli, a chostau offer a gweithredu isel.

Pwyntiau Technegol Allweddol ar gyfer Twf PVT Crisialau Silicon Carbid

Wrth dyfu crisialau silicon carbid gan ddefnyddio'r dull Cludo Anwedd Ffisegol (PVT), rhaid ystyried yr agweddau technegol canlynol:

1. Purdeb Deunyddiau Graffit yn y Siambr Dyfu: Rhaid i'r cynnwys amhuredd mewn cydrannau graffit fod yn is na 5 × 10⁻⁶, tra bod rhaid i'r cynnwys amhuredd mewn ffelt inswleiddio fod yn is na 10 × 10⁻⁶. Dylid cadw elfennau fel B ac Al islaw 0.1 × 10⁻⁶.
2. Dewis Polaredd Crisial Had Cywir: Mae astudiaethau empirig yn dangos bod yr wyneb C (0001) yn addas ar gyfer tyfu crisialau 4H-SiC, tra bod yr wyneb Si (0001) yn cael ei ddefnyddio ar gyfer tyfu crisialau 6H-SiC.
3. Defnyddio Crisialau Had Oddi ar yr Echel: Gall crisialau hadau oddi ar yr echel newid cymesuredd twf crisial, gan leihau diffygion yn y grisial.
4. Proses Bondio Grisial Hadau o Ansawdd Uchel.
5. Cynnal Sefydlogrwydd y Rhyngwyneb Twf Grisial Yn ystod y Cylch Twf.

Technolegau Allweddol ar gyfer Twf Grisial Silicon Carbid

1. Technoleg Dopio ar gyfer Powdwr Silicon Carbid
   Gall dopio'r powdr silicon carbid gyda swm priodol o Ce sefydlogi twf crisialau sengl 4H-SiC. Mae canlyniadau ymarferol yn dangos y gall dopio Ce:

• Cynyddu cyfradd twf crisialau silicon carbid.
• Rheoli cyfeiriadedd twf crisial, gan ei wneud yn fwy unffurf a rheolaidd.
• Atal ffurfio amhureddau, gan leihau diffygion a hwyluso cynhyrchu crisialau un grisial ac o ansawdd uchel.
• Atal cyrydiad cefn y grisial a gwella cynnyrch grisial sengl.

• Technoleg Rheoli Graddiant Tymheredd Echelinol a Rheiddiol
  Mae'r graddiant tymheredd echelinol yn effeithio'n bennaf ar fath ac effeithlonrwydd twf crisial. Gall graddiant tymheredd rhy fach arwain at ffurfio polygrisialog a lleihau cyfraddau twf. Mae graddiannau tymheredd echelinol a rheiddiol priodol yn hwyluso twf crisial SiC cyflym wrth gynnal ansawdd crisial sefydlog.
• Technoleg Rheoli Dadleoliad Plân Sylfaenol (BPD)
  Mae diffygion BPD yn codi'n bennaf pan fydd straen cneifio yn y grisial yn fwy na straen cneifio critigol SiC, gan actifadu systemau llithro. Gan fod BPDs yn berpendicwlar i gyfeiriad twf y grisial, maent yn ffurfio'n bennaf yn ystod twf ac oeri'r grisial.
• Technoleg Addasu Cymhareb Cyfansoddiad Cyfnod Anwedd
  Mae cynyddu'r gymhareb carbon-i-silicon yn yr amgylchedd twf yn fesur effeithiol i sefydlogi twf un grisial. Mae cymhareb carbon-i-silicon uwch yn lleihau clystyru cam mawr, yn cadw gwybodaeth twf arwyneb crisial hadau, ac yn atal ffurfio polyteip.
• Technoleg Rheoli Straen Isel
  Gall straen yn ystod twf crisial achosi plygu awyrennau crisial, gan arwain at ansawdd crisial gwael neu hyd yn oed gracio. Mae straen uchel hefyd yn cynyddu dadleoliadau awyrennau sylfaenol, a all effeithio'n andwyol ar ansawdd yr haen epitacsial a pherfformiad y ddyfais.

Delwedd sganio wafer SiC 6 modfedd

Dulliau i Leihau Straen mewn Crisialau:

• Addaswch ddosbarthiad y maes tymheredd a pharamedrau'r broses i alluogi twf crisialau sengl SiC bron yn gydbwys.
• Optimeiddio strwythur y pair i ganiatáu twf crisial rhydd gyda chyfyngiadau lleiaf posibl.
• Addasu technegau gosod crisial hadau i leihau anghydweddiad ehangu thermol rhwng y grisial hadau a deiliad y graffit. Dull cyffredin yw gadael bwlch o 2 mm rhwng y grisial hadau a deiliad y graffit.
• Gwella prosesau anelio drwy weithredu anelio ffwrnais in-situ, addasu tymheredd a hyd yr anelio i ryddhau straen mewnol yn llawn.

Tueddiadau'r Dyfodol mewn Technoleg Twf Grisial Silicon Carbid

Gan edrych ymlaen, bydd technoleg paratoi grisial sengl SiC o ansawdd uchel yn datblygu yn y cyfeiriadau canlynol:

1. Twf ar Raddfa Fawr
   Mae diamedr crisialau sengl silicon carbid wedi esblygu o ychydig filimetrau i feintiau 6 modfedd, 8 modfedd, a hyd yn oed 12 modfedd yn fwy. Mae crisialau SiC diamedr mawr yn gwella effeithlonrwydd cynhyrchu, yn lleihau costau, ac yn bodloni gofynion dyfeisiau pŵer uchel.
2. Twf o Ansawdd Uchel
   Mae crisialau sengl SiC o ansawdd uchel yn hanfodol ar gyfer dyfeisiau perfformiad uchel. Er bod cynnydd sylweddol wedi'i wneud, mae diffygion fel microbibellau, dadleoliadau ac amhureddau yn dal i fodoli, gan effeithio ar berfformiad a dibynadwyedd dyfeisiau.
3. Gostwng Costau
   Mae cost uchel paratoi crisial SiC yn cyfyngu ar ei gymhwysiad mewn rhai meysydd. Gall optimeiddio prosesau twf, gwella effeithlonrwydd cynhyrchu, a lleihau costau deunyddiau crai helpu i ostwng costau cynhyrchu.
4. Twf Deallus
   Gyda datblygiadau mewn deallusrwydd artiffisial a data mawr, bydd technoleg twf crisial SiC yn mabwysiadu atebion deallus fwyfwy. Bydd monitro a rheoli amser real gan ddefnyddio synwyryddion a systemau awtomataidd yn gwella sefydlogrwydd a rheolaeth prosesau. Yn ogystal, gall dadansoddeg data mawr optimeiddio paramedrau twf, gan wella ansawdd crisial ac effeithlonrwydd cynhyrchu.

Mae technoleg paratoi crisial sengl silicon carbid o ansawdd uchel yn ffocws allweddol mewn ymchwil i ddeunyddiau lled-ddargludyddion. Wrth i dechnoleg ddatblygu, bydd technegau tyfu crisial SiC yn parhau i esblygu, gan ddarparu sylfaen gadarn ar gyfer cymwysiadau mewn meysydd tymheredd uchel, amledd uchel, a phŵer uchel.