Silikon karbid monokristallarının yetişdirilməsi üçün əsas üsullara Fiziki Buxar Nəqliyyatı (PVT), Üst Toxumlu Məhlul Artırma (TSSG) və Yüksək Temperaturda Kimyəvi Buxar Çöküntüsü (HT-CVD) daxildir.

Bunların arasında PVT metodu nisbətən sadə avadanlığın qurulması, istismar və nəzarət asanlığı, aşağı avadanlıq və əməliyyat xərcləri səbəbindən sənaye istehsalı üçün əsas texnikaya çevrilmişdir.

---

PVT Metodundan istifadə edərək SiC Kristal Artımının Əsas Texniki Nöqtələri

PVT metodundan istifadə edərək silisium karbid kristallarını yetişdirmək üçün bir neçə texniki aspektə diqqətlə nəzarət edilməlidir:

1. İstilik sahəsində Qrafit Materiallarının Saflığı
   Kristal artımının istilik sahəsində istifadə olunan qrafit materialları ciddi təmizlik tələblərinə cavab verməlidir. Qrafit komponentlərində çirkin miqdarı 5×10⁻⁶-dən, izolyasiya keçələri üçün isə 10×10⁻⁶-dən aşağı olmalıdır. Konkret olaraq, bor (B) və alüminiumun (Al) tərkibinin hər biri 0,1×10⁻⁶-dən aşağı olmalıdır.

2. Toxum Kristalının Düzgün Polaritesi
   Empirik məlumatlar göstərir ki, C-üz (0001) 4H-SiC kristallarının böyüməsi üçün uyğundur, Si-üz isə (0001) 6H-SiC böyüməsi üçün uyğundur.

3. Off-Ox Toxum Kristallarının İstifadəsi
   Oxdan kənar toxumlar böyümə simmetriyasını dəyişdirə, kristal qüsurlarını azalda və daha yaxşı kristal keyfiyyətini artıra bilər.

4. Etibarlı Toxum Kristal Bağlama Texnikası
   Toxum kristalı ilə tutucu arasında düzgün əlaqə böyümə zamanı sabitlik üçün vacibdir.

5. Böyümə İnterfeysinin Sabitliyinin Saxlanması
   Bütün kristal böyümə dövrü ərzində yüksək keyfiyyətli kristal inkişafı təmin etmək üçün böyümə interfeysi sabit qalmalıdır.

 

---

SiC Crystal Growth-da Əsas Texnologiyalar

1. SiC Powder üçün Dopinq Texnologiyası

SiC tozunun serium (Ce) ilə dopinq edilməsi 4H-SiC kimi tək bir politipin böyüməsini sabitləşdirə bilər. Təcrübə göstərdi ki, Ce dopinqi:

• SiC kristallarının böyümə sürətini artırmaq;

• Daha vahid və istiqamətli böyümə üçün kristal oriyentasiyasını yaxşılaşdırın;

• Çirkləri və qüsurları azaldır;

• Kristalın arxa korroziyasını yatırın;

• Tək kristalın məhsuldarlığını artırın.

2. Eksenel və Radial Termal Qradientlərə Nəzarət

Eksenel temperatur gradientləri kristal politipinə və böyümə sürətinə təsir göstərir. Çox kiçik bir gradient politip daxilolmalarına və buxar fazasında materialın daşınmasının azalmasına səbəb ola bilər. Həm eksenel, həm də radial qradiyentlərin optimallaşdırılması ardıcıl keyfiyyətlə sürətli və sabit kristal böyüməsi üçün çox vacibdir.

3. Bazal Plane Dislokasiyaya (BPD) Nəzarət Texnologiyası

BPD-lər əsasən sürüşmə sistemlərini aktivləşdirərək SiC kristallarında kritik həddi aşan kəsmə stressi nəticəsində əmələ gəlir. BPD-lər böyümə istiqamətinə perpendikulyar olduğundan, adətən kristal böyüməsi və soyuması zamanı yaranır. Daxili stressi minimuma endirmək BPD sıxlığını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.

4. Buxar Faza Tərkibi Nisbətinə Nəzarət

Buxar fazasında karbon-silikon nisbətinin artırılması tək politip artımını təşviq etmək üçün sübut edilmiş bir üsuldur. Yüksək C/Si nisbəti makrostep dəstələrini azaldır və toxum kristalından səthi irsiyyəti saxlayır, beləliklə, arzuolunmaz politiplərin əmələ gəlməsinin qarşısını alır.

5. Aşağı Stressli Böyümə Texnikaları

Kristal böyüməsi zamanı gərginlik əyri qəfəs təyyarələrinə, çatlara və daha yüksək BPD sıxlığına səbəb ola bilər. Bu qüsurlar epitaksial təbəqələrə keçə bilər və cihazın işinə mənfi təsir göstərə bilər.

Daxili kristal gərginliyini azaltmaq üçün bir neçə strategiya daxildir:

• Yaxın tarazlıq artımını təşviq etmək üçün istilik sahəsinin paylanması və proses parametrlərinin tənzimlənməsi;

• Kristalın mexaniki məhdudiyyətlər olmadan sərbəst böyüməsinə imkan vermək üçün pota dizaynının optimallaşdırılması;

• Qızdırma zamanı toxum və qrafit arasında istilik genişlənməsi uyğunsuzluğunu azaltmaq üçün toxum tutucu konfiqurasiyasının təkmilləşdirilməsi, çox vaxt toxum və tutucu arasında 2 mm boşluq buraxmaqla;

• Yuvlama proseslərini təmizləmək, kristalın soba ilə birlikdə soyumasına imkan vermək və daxili gərginliyi tam aradan qaldırmaq üçün temperaturu və müddəti tənzimləmək.

---

SiC Crystal Growth Texnologiyasında Trendlər

1. Böyük Kristal Ölçüləri
SiC monokristal diametrləri cəmi bir neçə millimetrdən 6 düym, 8 düym və hətta 12 düymlük vaflilərə qədər artmışdır. Daha böyük vaflilər yüksək güclü cihaz tətbiqlərinin tələblərini ödəməklə yanaşı, istehsalın səmərəliliyini artırır və xərcləri azaldır.

2. Yüksək Kristal Keyfiyyəti
Yüksək keyfiyyətli SiC kristalları yüksək performanslı cihazlar üçün vacibdir. Əhəmiyyətli təkmilləşdirmələrə baxmayaraq, cari kristallar hələ də mikroborular, dislokasiyalar və çirklər kimi qüsurları nümayiş etdirir, bunların hamısı cihazın işini və etibarlılığını aşağı sala bilər.

3. Xərclərin azaldılması
SiC kristallarının istehsalı hələ də nisbətən bahalıdır, daha geniş qəbulu məhdudlaşdırır. Optimallaşdırılmış böyümə prosesləri, artan istehsal səmərəliliyi və aşağı xammal xərcləri vasitəsilə xərclərin azaldılması bazar tətbiqlərini genişləndirmək üçün çox vacibdir.

4. Ağıllı İstehsalat
Süni intellekt və böyük məlumat texnologiyalarında irəliləyişlərlə SiC kristal artımı ağıllı, avtomatlaşdırılmış proseslərə doğru irəliləyir. Sensorlar və idarəetmə sistemləri böyümə şərtlərini real vaxt rejimində izləyə və tənzimləyə, prosesin sabitliyini və proqnozlaşdırıla bilənliyini yaxşılaşdıra bilər. Məlumat analitikası proses parametrlərini və kristal keyfiyyətini daha da optimallaşdıra bilər.

Yüksək keyfiyyətli SiC monokristal böyüməsi texnologiyasının inkişafı yarımkeçirici materialların tədqiqatında əsas diqqət mərkəzindədir. Texnologiya inkişaf etdikcə, kristal artım üsulları inkişaf etməyə və təkmilləşməyə davam edəcək, yüksək temperatur, yüksək tezlikli və yüksək güclü elektron cihazlarda SiC tətbiqləri üçün möhkəm zəmin təmin edəcək.