Il-metodi ewlenin għat-tkabbir ta' kristalli singoli tal-karbur tas-silikon jinkludu t-Trasport Fiżiku tal-Fwar (PVT), it-Tkabbir tas-Soluzzjoni Top-Seeded (TSSG), u d-Depożizzjoni Kimika tal-Fwar f'Temperatura Għolja (HT-CVD).

Fost dawn, il-metodu PVT sar it-teknika primarja għall-produzzjoni industrijali minħabba s-setup tat-tagħmir relattivament sempliċi tiegħu, il-faċilità ta' tħaddim u kontroll, u l-ispejjeż aktar baxxi tat-tagħmir u tal-operat.

---

Punti Tekniċi Ewlenin tat-Tkabbir tal-Kristall SiC bl-Użu tal-Metodu PVT

Biex jitkabbru kristalli tal-karbur tas-silikon bl-użu tal-metodu PVT, diversi aspetti tekniċi jridu jiġu kkontrollati bir-reqqa:

1. Purità tal-Materjali tal-Grafita fil-Qasam Termali
   Il-materjali tal-grafita użati fil-qasam termali tat-tkabbir tal-kristalli għandhom jissodisfaw rekwiżiti stretti ta' purità. Il-kontenut ta' impurità fil-komponenti tal-grafita għandu jkun taħt il-5×10⁻⁶, u għall-feltri tal-insulazzjoni taħt l-10×10⁻⁶. Speċifikament, il-kontenut tal-boron (B) u l-aluminju (Al) għandu jkun kull wieħed taħt 0.1×10⁻⁶.

2. Polarità Korretta tal-Kristall taż-Żerriegħa
   Dejta empirika turi li l-wiċċ C (0001) huwa adattat għat-tkabbir ta' kristalli 4H-SiC, filwaqt li l-wiċċ Si (0001) huwa xieraq għat-tkabbir ta' 6H-SiC.

3. Użu ta' Kristalli taż-Żerriegħa barra mill-Assi
   Iż-żrieragħ barra mill-assi jistgħu jbiddlu s-simetrija tat-tkabbir, inaqqsu d-difetti tal-kristalli, u jippromwovu kwalità aħjar tal-kristall.

4. Teknika Affidabbli ta' Twaħħil ta' Kristalli taż-Żerriegħa
   Twaħħil xieraq bejn il-kristall taż-żerriegħa u d-detentur huwa essenzjali għall-istabbiltà matul it-tkabbir.

5. Iż-Żamma tal-Istabbiltà tal-Interfaċċja tat-Tkabbir
   Matul iċ-ċiklu kollu tat-tkabbir tal-kristall, l-interfaċċja tat-tkabbir trid tibqa' stabbli biex tiżgura żvilupp tal-kristall ta' kwalità għolja.

 

---

Teknoloġiji Ewlenin fit-Tkabbir tal-Kristall SiC

1. Teknoloġija tad-Doping għat-Trab tas-SiC

Id-doping tat-trab tas-SiC biċ-ċerju (Ce) jista' jistabbilizza t-tkabbir ta' politip wieħed bħal 4H-SiC. Il-prattika wriet li d-doping tas-Ce jista':

• Żid ir-rata tat-tkabbir tal-kristalli tas-SiC;

• Ittejjeb l-orjentazzjoni tal-kristall għal tkabbir aktar uniformi u direzzjonali;

• Naqqas l-impuritajiet u d-difetti;

• Trażżan il-korrużjoni minn wara tal-kristall;

• Ittejjeb ir-rata tar-rendiment ta' kristall wieħed.

2. Kontroll tal-Gradjenti Termali Assjali u Radjali

Il-gradjenti tat-temperatura assjali jħallu impatt fuq il-politip tal-kristall u r-rata tat-tkabbir. Gradjent li jkun żgħir wisq jista' jwassal għal inklużjonijiet tal-politip u trasport imnaqqas tal-materjal fil-fażi tal-fwar. L-ottimizzazzjoni kemm tal-gradjenti assjali kif ukoll radjali hija kritika għal tkabbir tal-kristall mgħaġġel u stabbli b'kwalità konsistenti.

3. Teknoloġija ta' Kontroll tad-Dislokazzjoni tal-Pjan Bażali (BPD)

Il-BPDs jiffurmaw prinċipalment minħabba stress shear li jaqbeż il-limitu kritiku fil-kristalli SiC, u b'hekk jattiva sistemi ta' slip. Peress li l-BPDs huma perpendikolari għad-direzzjoni tat-tkabbir, tipikament jinqalgħu waqt it-tkabbir u t-tkessiħ tal-kristall. Il-minimizzazzjoni tal-istress intern tista' tnaqqas b'mod sinifikanti d-densità tal-BPD.

4. Kontroll tal-Proporzjon tal-Kompożizzjoni tal-Fażi tal-Fwar

Iż-żieda tal-proporzjon tal-karbonju għas-silikon fil-fażi tal-fwar hija metodu ppruvat għall-promozzjoni tat-tkabbir ta' politip wieħed. Proporzjon għoli ta' C/Si jnaqqas l-aggruppament ta' makrostep u jżomm il-wirt tal-wiċċ mill-kristall taż-żerriegħa, u b'hekk jrażżan il-formazzjoni ta' politipi mhux mixtieqa.

5. Tekniki ta' Tkabbir b'Stress Baxx

L-istress waqt it-tkabbir tal-kristall jista' jwassal għal pjani tal-kannizzata mgħawġa, xquq, u densitajiet BPD ogħla. Dawn id-difetti jistgħu jinġarru f'saffi epitassjali u jkollhom impatt negattiv fuq il-prestazzjoni tal-apparat.

Diversi strateġiji biex jitnaqqas l-istress intern tal-kristall jinkludu:

• L-aġġustament tad-distribuzzjoni tal-kamp termali u l-parametri tal-proċess biex jiġi promoss tkabbir kważi f'ekwilibriju;

• L-ottimizzazzjoni tad-disinn tal-griġjol biex il-kristall ikun jista' jikber liberament mingħajr restrizzjoni mekkanika;

• It-titjib tal-konfigurazzjoni tad-detentur taż-żerriegħa biex titnaqqas id-diskrepanza fl-espansjoni termali bejn iż-żerriegħa u l-grafita waqt it-tisħin, ħafna drabi billi titħalla vojt ta' 2 mm bejn iż-żerriegħa u d-detentur;

• Ir-raffinar tal-proċessi tat-temprar, li jippermettu li l-kristall jiksaħ bil-forn, u l-aġġustament tat-temperatura u t-tul ta' żmien biex tittaffa kompletament l-istress intern.

---

Xejriet fit-Teknoloġija tat-Tkabbir tal-Kristall SiC

1. Daqsijiet Akbar tal-Kristalli
Id-dijametri tal-kristalli singoli tas-SiC żdiedu minn ftit millimetri biss għal wejfers ta' 6 pulzieri, 8 pulzieri, u anke 12-il pulzier. Wejfers akbar iżidu l-effiċjenza tal-produzzjoni u jnaqqsu l-ispejjeż, filwaqt li jissodisfaw id-domandi ta' applikazzjonijiet ta' apparati ta' qawwa għolja.

2. Kwalità Ogħla tal-Kristall
Kristalli SiC ta’ kwalità għolja huma essenzjali għal apparati ta’ prestazzjoni għolja. Minkejja titjib sinifikanti, il-kristalli attwali għadhom juru difetti bħal mikropajpijiet, dislokazzjonijiet, u impuritajiet, li kollha jistgħu jiddegradaw il-prestazzjoni u l-affidabbiltà tal-apparat.

3. Tnaqqis fl-Ispejjeż
Il-produzzjoni tal-kristalli SiC għadha relattivament għalja, u dan jillimita l-adozzjoni usa'. It-tnaqqis tal-ispejjeż permezz ta' proċessi ta' tkabbir ottimizzati, żieda fl-effiċjenza tal-produzzjoni, u spejjeż aktar baxxi tal-materja prima huwa kruċjali għall-espansjoni tal-applikazzjonijiet tas-suq.

4. Manifattura Intelliġenti
Bl-avvanzi fl-intelliġenza artifiċjali u t-teknoloġiji tad-dejta kbira, it-tkabbir tal-kristalli SiC qed jimxi lejn proċessi intelliġenti u awtomatizzati. Sensuri u sistemi ta' kontroll jistgħu jimmonitorjaw u jaġġustaw il-kundizzjonijiet tat-tkabbir f'ħin reali, u b'hekk itejbu l-istabbiltà u l-prevedibbiltà tal-proċess. L-analitika tad-dejta tista' tottimizza aktar il-parametri tal-proċess u l-kwalità tal-kristall.

L-iżvilupp ta' teknoloġija ta' tkabbir ta' kristall wieħed SiC ta' kwalità għolja huwa fokus ewlieni fir-riċerka dwar materjali semikondutturi. Hekk kif it-teknoloġija tavvanza, il-metodi ta' tkabbir tal-kristalli se jkomplu jevolvu u jitjiebu, u jipprovdu bażi soda għall-applikazzjonijiet tas-SiC f'apparati elettroniċi ta' temperatura għolja, frekwenza għolja u qawwa għolja.