Y prif ddulliau ar gyfer tyfu crisialau sengl silicon carbid yw Cludiant Anwedd Corfforol (PVT), Twf Toddiant Hadau Uchaf (TSSG), a Dyddodiad Anwedd Cemegol Tymheredd Uchel (HT-CVD).

Ymhlith y rhain, y dull PVT yw'r brif dechneg ar gyfer cynhyrchu diwydiannol oherwydd ei fod yn gymharol syml i'w sefydlu a'i reoli, ei fod yn hawdd ei weithredu a'i reoli, a'i gostau offer a gweithredu is.

---

Pwyntiau Technegol Allweddol Twf Grisial SiC Gan Ddefnyddio'r Dull PVT

I dyfu crisialau silicon carbid gan ddefnyddio'r dull PVT, rhaid rheoli sawl agwedd dechnegol yn ofalus:

1. Purdeb Deunyddiau Graffit yn y Maes Thermol
   Rhaid i'r deunyddiau graffit a ddefnyddir ym maes thermol twf crisial fodloni gofynion purdeb llym. Dylai cynnwys yr amhuredd mewn cydrannau graffit fod yn is na 5 × 10⁻⁶, ac ar gyfer ffeltiau inswleiddio is na 10 × 10⁻⁶. Yn benodol, rhaid i gynnwys boron (B) ac alwminiwm (Al) fod yn is na 0.1 × 10⁻⁶ yr un.

2. Polaredd Cywir Grisial Hadau
   Mae data empirig yn dangos bod yr wyneb C (0001) yn addas ar gyfer tyfu crisialau 4H-SiC, tra bod yr wyneb Si (0001) yn briodol ar gyfer twf 6H-SiC.

3. Defnyddio Crisialau Had Oddi ar yr Echel
   Gall hadau oddi ar yr echelin newid cymesuredd y twf, lleihau diffygion crisial, a hyrwyddo gwell ansawdd crisial.

4. Techneg Bondio Grisial Hadau Dibynadwy
   Mae bondio priodol rhwng y grisial hadau a'r deiliad yn hanfodol ar gyfer sefydlogrwydd yn ystod twf.

5. Cynnal Sefydlogrwydd y Rhyngwyneb Twf
   Yn ystod y cylch twf crisial cyfan, rhaid i'r rhyngwyneb twf aros yn sefydlog i sicrhau datblygiad crisial o ansawdd uchel.

 

---

Technolegau Craidd mewn Twf Grisial SiC

1. Technoleg Dopio ar gyfer Powdr SiC

Gall dopio powdr SiC gyda seriwm (Ce) sefydlogi twf un polyteip fel 4H-SiC. Mae ymarfer wedi dangos y gall dopio Ce:

• Cynyddu cyfradd twf crisialau SiC;

• Gwella cyfeiriadedd crisial ar gyfer twf mwy unffurf a chyfeiriadol;

• Lleihau amhureddau a diffygion;

• Atal cyrydiad cefn y grisial;

• Gwella'r gyfradd cynnyrch grisial sengl.

2. Rheoli Graddiannau Thermol Echelinol a Rheiddiol

Mae graddiannau tymheredd echelinol yn effeithio ar y polyteip crisial a'r gyfradd twf. Gall graddiant sy'n rhy fach arwain at gynhwysiadau polyteip a llai o gludiant deunydd yn y cyfnod anwedd. Mae optimeiddio graddiannau echelinol a rheiddiol yn hanfodol ar gyfer twf crisial cyflym a sefydlog gydag ansawdd cyson.

3. Technoleg Rheoli Dadleoliad Plân Sylfaenol (BPD)

Mae BPDs yn ffurfio'n bennaf oherwydd straen cneifio sy'n fwy na'r trothwy critigol mewn crisialau SiC, gan actifadu systemau llithro. Gan fod BPDs yn berpendicwlar i gyfeiriad y twf, maent fel arfer yn codi yn ystod twf ac oeri crisialau. Gall lleihau straen mewnol leihau dwysedd BPD yn sylweddol.

4. Rheoli Cymhareb Cyfansoddiad Cyfnod Anwedd

Mae cynyddu'r gymhareb carbon-i-silicon yn y cyfnod anwedd yn ddull profedig ar gyfer hyrwyddo twf polyteip sengl. Mae cymhareb C/Si uchel yn lleihau clystyru macrostep ac yn cadw etifeddiaeth arwyneb o'r grisial hadau, gan atal ffurfio polyteipiau diangen.

5. Technegau Twf Straen Isel

Gall straen yn ystod twf crisial arwain at blanau dellt crwm, craciau, a dwyseddau BPD uwch. Gall y diffygion hyn drosglwyddo i haenau epitacsial ac effeithio'n negyddol ar berfformiad dyfeisiau.

Mae sawl strategaeth i leihau straen crisial mewnol yn cynnwys:

• Addasu dosbarthiad maes thermol a pharamedrau proses i hyrwyddo twf bron yn gydbwysedd;

• Optimeiddio dyluniad y croeslin i ganiatáu i'r grisial dyfu'n rhydd heb gyfyngiad mecanyddol;

• Gwella cyfluniad y deiliad hadau i leihau'r anghydweddiad ehangu thermol rhwng yr had a'r graffit yn ystod gwresogi, yn aml trwy adael bwlch o 2 mm rhwng yr had a'r deiliad;

• Mireinio prosesau anelio, gan ganiatáu i'r grisial oeri gyda'r ffwrnais, ac addasu'r tymheredd a'r hyd i leddfu straen mewnol yn llwyr.

---

Tueddiadau mewn Technoleg Twf Grisial SiC

1. Meintiau Crisial Mwy
Mae diamedrau crisial sengl SiC wedi cynyddu o ddim ond ychydig filimetrau i wafferi 6 modfedd, 8 modfedd, a hyd yn oed 12 modfedd. Mae wafferi mwy yn hybu effeithlonrwydd cynhyrchu ac yn lleihau costau, gan fodloni gofynion cymwysiadau dyfeisiau pŵer uchel.

2. Ansawdd Grisial Uwch
Mae crisialau SiC o ansawdd uchel yn hanfodol ar gyfer dyfeisiau perfformiad uchel. Er gwaethaf gwelliannau sylweddol, mae crisialau cyfredol yn dal i arddangos diffygion fel microbibellau, dadleoliadau ac amhureddau, a gall pob un ohonynt ddirywio perfformiad a dibynadwyedd dyfeisiau.

3. Lleihau Costau
Mae cynhyrchu crisial SiC yn dal yn gymharol ddrud, gan gyfyngu ar fabwysiadu ehangach. Mae lleihau costau trwy brosesau twf wedi'u optimeiddio, effeithlonrwydd cynhyrchu cynyddol, a chostau deunyddiau crai is yn hanfodol ar gyfer ehangu cymwysiadau'r farchnad.

4. Gweithgynhyrchu Deallus
Gyda datblygiadau mewn deallusrwydd artiffisial a thechnolegau data mawr, mae twf crisial SiC yn symud tuag at brosesau deallus, awtomataidd. Gall synwyryddion a systemau rheoli fonitro ac addasu amodau twf mewn amser real, gan wella sefydlogrwydd a rhagweladwyedd prosesau. Gall dadansoddeg data optimeiddio paramedrau prosesau ac ansawdd crisial ymhellach.

Mae datblygu technoleg twf grisial sengl SiC o ansawdd uchel yn ffocws mawr mewn ymchwil deunyddiau lled-ddargludyddion. Wrth i dechnoleg ddatblygu, bydd dulliau twf crisial yn parhau i esblygu a gwella, gan ddarparu sylfaen gadarn ar gyfer cymwysiadau SiC mewn dyfeisiau electronig tymheredd uchel, amledd uchel, a phŵer uchel.