Silisium tək kristallarının hazırlanmasının əsas üsullarına aşağıdakılar daxildir: Fiziki Buxar Nəqli (PVT), Üst Toxumlu Məhlul Böyüməsi (TSSG) və Yüksək Temperaturlu Kimyəvi Buxar Çökməsi (HT-CVD). Bunlar arasında PVT metodu sadə avadanlığı, idarəetmənin asanlığı və aşağı avadanlıq və istismar xərcləri səbəbindən sənaye istehsalında geniş tətbiq olunur.
Silikon Karbid Kristallarının PVT Böyüməsi üçün Əsas Texniki Məqamlar
Fiziki Buxar Nəqli (PVT) metodundan istifadə edərək silikon karbid kristalları yetişdirilərkən aşağıdakı texniki aspektlər nəzərə alınmalıdır:
- Böyümə Kamerasında Qrafit Materiallarının Saflığı: Qrafit komponentlərindəki aşqar miqdarı 5×10⁻⁶-dən, izolyasiya keçəsindəki aşqar miqdarı isə 10×10⁻⁶-dən aşağı olmalıdır. B və Al kimi elementlər 0,1×10⁻⁶-dən aşağı saxlanılmalıdır.
- Düzgün Toxum Kristal Polarite Seçimi: Empirik tədqiqatlar göstərir ki, C (0001) üzü 4H-SiC kristallarının yetişdirilməsi üçün uyğundur, Si (0001) üzü isə 6H-SiC kristallarının yetişdirilməsi üçün istifadə olunur.
- Oxdan Kənar Toxum Kristallarının İstifadəsi: Oxdan Kənar Toxum Kristalları kristal böyüməsinin simmetriyasını dəyişdirə və kristaldakı qüsurları azalda bilər.
- Yüksək Keyfiyyətli Toxum Kristallarının Bağlanması Prosesi.
- Böyümə Dövrü Zamanı Kristal Böyümə İnterfeysinin Sabitliyinin Qorunması.
Silikon Karbid Kristallarının Böyüməsi üçün Əsas Texnologiyalar
- Silikon Karbid Tozu üçün Dopinq Texnologiyası
Silikon karbid tozunun müvafiq miqdarda Ce ilə dopinqlənməsi 4H-SiC tək kristallarının böyüməsini sabitləşdirə bilər. Praktik nəticələr göstərir ki, Ce dopinqlənməsi:
- Silikon karbid kristallarının böyümə sürətini artırın.
- Kristal böyüməsinin istiqamətini idarə edin, onu daha vahid və müntəzəm edin.
- Çirk əmələ gəlməsinin qarşısını alır, qüsurları azaldır və tək kristal və yüksək keyfiyyətli kristalların istehsalını asanlaşdırır.
- Kristalın arxa korroziyasını maneə törədir və tək kristal məhsuldarlığını artırır.
- Eksenel və Radial Temperatur Qradiyenti Nəzarət Texnologiyası
Ox istiqamətində temperatur qradiyenti əsasən kristalların böyümə növünə və səmərəliliyinə təsir göstərir. Həddindən artıq kiçik temperatur qradiyenti polikristal əmələ gəlməsinə və böyümə sürətini azalda bilər. Düzgün ox istiqamətində və radial temperatur qradiyentləri sabit kristal keyfiyyətini qoruyarkən SiC kristallarının sürətli böyüməsini asanlaşdırır. - Bazal Müstəvi Çıxışı (BMÇ) Nəzarət Texnologiyası
BPD qüsurları əsasən kristaldakı kəsmə gərginliyi SiC-nin kritik kəsmə gərginliyini aşdıqda və sürüşmə sistemlərini aktivləşdirdikdə yaranır. BPD-lər kristalın böyümə istiqamətinə perpendikulyar olduğundan, onlar əsasən kristalın böyüməsi və soyuması zamanı əmələ gəlir. - Buxar Fazası Tərkib Nisbətinin Tənzimlənməsi Texnologiyası
Böyümə mühitində karbon-silikon nisbətinin artırılması tək kristal böyüməsini sabitləşdirmək üçün təsirli bir tədbirdir. Daha yüksək karbon-silikon nisbəti böyük pilləli dəstələri azaldır, toxum kristal səthinin böyümə məlumatlarını qoruyur və politip əmələ gəlməsini basdırır. - Aşağı Stressli Nəzarət Texnologiyası
Kristal böyüməsi zamanı yaranan gərginlik kristal müstəvilərinin əyilməsinə səbəb ola bilər ki, bu da kristal keyfiyyətinin aşağı düşməsinə və hətta çatlamasına səbəb olur. Yüksək gərginlik həmçinin bazal müstəvi çıxıqlarını artırır ki, bu da epitaksial təbəqənin keyfiyyətinə və cihazın işinə mənfi təsir göstərə bilər.
6 düymlük SiC lövhə skanlama görüntüsü
Kristallarda stressi azaltmaq üsulları:
- SiC tək kristallarının tarazlığa yaxın böyüməsini təmin etmək üçün temperatur sahəsinin paylanmasını və proses parametrlərini tənzimləyin.
- Minimal məhdudiyyətlərlə sərbəst kristal böyüməsinə imkan vermək üçün potolok strukturunu optimallaşdırın.
- Toxum kristalı ilə qrafit tutucusu arasındakı istilik genişlənməsi uyğunsuzluğunu azaltmaq üçün toxum kristalının fiksasiya üsullarını dəyişdirin. Ümumi yanaşma toxum kristalı ilə qrafit tutucusu arasında 2 mm boşluq qoymaqdır.
- Daxili gərginliyi tam aradan qaldırmaq üçün sobada tavlamanı yerində tətbiq etməklə, tavlama temperaturunu və müddətini tənzimləməklə tavlama proseslərini təkmilləşdirin.
Silikon Karbid Kristallarının Böyümə Texnologiyasında Gələcək Trendlər
Gələcəkdə yüksək keyfiyyətli SiC tək kristal hazırlama texnologiyası aşağıdakı istiqamətlərdə inkişaf edəcək:
- Genişmiqyaslı Böyümə
Silisium karbid tək kristallarının diametri bir neçə millimetrdən 6, 8 və hətta daha böyük 12 düymlük ölçülərə qədər inkişaf etmişdir. Böyük diametrli SiC kristalları istehsal səmərəliliyini artırır, xərcləri azaldır və yüksək güclü cihazların tələblərini ödəyir. - Yüksək Keyfiyyətli Böyümə
Yüksək keyfiyyətli SiC tək kristalları yüksək performanslı cihazlar üçün vacibdir. Əhəmiyyətli irəliləyişlər əldə edilsə də, cihazın işinə və etibarlılığına təsir edən mikroborular, çıxıqlar və çirklər kimi qüsurlar hələ də mövcuddur. - Xərclərin azaldılması
SiC kristallarının hazırlanmasının yüksək qiyməti onun müəyyən sahələrdə tətbiqini məhdudlaşdırır. Böyümə proseslərinin optimallaşdırılması, istehsalın səmərəliliyinin artırılması və xammal xərclərinin azaldılması istehsal xərclərinin azaldılmasına kömək edə bilər. - Ağıllı Böyümə
Süni intellekt və böyük verilənlərdəki irəliləyişlərlə SiC kristallarının böyümə texnologiyası getdikcə daha çox ağıllı həlləri tətbiq edəcək. Sensorlar və avtomatlaşdırılmış sistemlərdən istifadə edərək real vaxt rejimində monitorinq və idarəetmə proseslərin sabitliyini və idarəolunmasını artıracaq. Bundan əlavə, böyük verilənlərin analitikası böyümə parametrlərini optimallaşdıra, kristalların keyfiyyətini və istehsal səmərəliliyini artıra bilər.
Yüksək keyfiyyətli silikon karbid tək kristal hazırlama texnologiyası yarımkeçirici material tədqiqatlarında əsas diqqət mərkəzindədir. Texnologiya inkişaf etdikcə, SiC kristallarının yetişdirilməsi üsulları inkişaf etməyə davam edəcək və yüksək temperaturlu, yüksək tezlikli və yüksək güclü sahələrdə tətbiqlər üçün möhkəm təməl yaradacaq.
Yazı vaxtı: 25 iyul 2025