La ĉefaj metodoj por kreskigi siliciajn karbidajn unuopajn kristalojn inkluzivas Fizikan Vaporan Transporton (PVT), Supran Solvan Kreskon (TSSG), kaj Alt-Temperaturan Kemian Vaporan Demetadon (HT-CVD).

Inter ĉi tiuj, la PVT-metodo fariĝis la ĉefa tekniko por industria produktado pro sia relative simpla ekipaĵaranĝo, facileco de operacio kaj kontrolo, kaj pli malaltaj ekipaĵaj kaj funkciaj kostoj.

---

Ŝlosilaj Teknikaj Punktoj de SiC-Kristala Kresko Uzante la PVT-Metodon

Por kreskigi siliciajn karbidajn kristalojn uzante la PVT-metodon, pluraj teknikaj aspektoj devas esti zorge kontrolitaj:

1. Pureco de Grafitaj Materialoj en la Termika Kampo
   La grafitaj materialoj uzataj en la termika kampo de kristalkresko devas plenumi striktajn purecajn postulojn. La malpuraĵa enhavo en grafitaj komponantoj devas esti sub 5×10⁻⁶, kaj por izolaj feltoj sub 10×10⁻⁶. Specife, la enhavo de boro (B) kaj aluminio (Al) devas esti ĉiu sub 0.1×10⁻⁶.

2. Ĝusta poluseco de semkristalo
   Empiriaj datumoj montras, ke la C-faco (0001) taŭgas por kreskigi 4H-SiC-kristalojn, dum la Si-faco (0001) taŭgas por kreskigi 6H-SiC.

3. Uzo de Ekster-Aksaj Semkristaloj
   Ekster-aksaj semoj povas ŝanĝi la kreskosimetrion, redukti kristalajn difektojn, kaj antaŭenigi pli bonan kristalan kvaliton.

4. Fidinda Semkristala Ligtekniko
   Taŭga ligado inter la semkristalo kaj la tenilo estas esenca por stabileco dum kresko.

5. Konservante Stabilecon de la Kreska Interfaco
   Dum la tuta kristala kreskociklo, la kreskinterfaco devas resti stabila por certigi altkvalitan kristalan disvolviĝon.

 

---

Kernaj Teknologioj en SiC Kristala Kresko

1. Dopa Teknologio por SiC-Pulvoro

Dopado de SiC-pulvoro per cerio (Ce) povas stabiligi la kreskon de ununura politipo kiel ekzemple 4H-SiC. Praktiko montris, ke Ce-dopado povas:

• Pliigu la kreskorapidecon de SiC-kristaloj;

• Plibonigu kristalan orientiĝon por pli unuforma kaj direkta kresko;

• Redukti malpuraĵojn kaj difektojn;

• Subpremu malantaŭan korodon de la kristalo;

• Plibonigu la rendimentan indicon de unu-kristala mono.

2. Kontrolo de Aksaj kaj Radiaj Termikaj Gradientoj

Aksaj temperaturgradientoj influas la kristalan politipon kaj kreskorapidecon. Tro malgranda gradiento povas konduki al politipaj inkludoj kaj reduktita materiala transporto en la vapora fazo. Optimumigi kaj aksajn kaj radialajn gradientojn estas kritika por rapida kaj stabila kristala kresko kun konstanta kvalito.

3. Teknologio de Kontrolo de Baza Ebena Dislokado (BPD)

BPD-oj formiĝas ĉefe pro ŝera ŝarĝo superanta la kritikan sojlon en SiC-kristaloj, aktivigante glitajn sistemojn. Ĉar BPD-oj estas perpendikularaj al la kreskodirekto, ili tipe aperas dum kristala kresko kaj malvarmiĝo. Minimumigi internan ŝarĝon povas signife redukti BPD-densecon.

4. Kontrolo de la Proporcio de Komponado de Vapora Fazo

Pligrandigi la proporcion inter karbono kaj silicio en la vapora fazo estas pruvita metodo por antaŭenigi kreskon de unuopa politipo. Alta proporcio C/Si reduktas makropaŝan faskadon kaj retenas surfacan heredon de la semkristalo, tiel subpremante la formadon de nedezirataj politipoj.

5. Malstresaj Kreskoteknikoj

Streso dum kristala kresko povas konduki al kurbaj kradaj ebenoj, fendetoj kaj pli altaj BPD-densecoj. Ĉi tiuj difektoj povas transiri al epitaksiaj tavoloj kaj negative influi la rendimenton de la aparato.

Pluraj strategioj por redukti internan kristalan streson inkluzivas:

• Alĝustigante la distribuon de termika kampo kaj procezajn parametrojn por antaŭenigi preskaŭ-ekvilibran kreskon;

• Optimumigo de la dezajno de la krisolo por permesi al la kristalo libere kreski sen mekanika limo;

• Plibonigante la konfiguracion de la semtenilo por redukti la termikan vastiĝmisagordon inter la semo kaj grafito dum varmigado, ofte lasante 2 mm interspacon inter la semo kaj la tenilo;

• Rafinado de kalcinaj procezoj, permesante al la kristalo malvarmiĝi per la forno, kaj alĝustigante temperaturon kaj daŭron por plene malpezigi internan streson.

---

Tendencoj en SiC-kristala kreskoteknologio

1. Pli grandaj kristalaj grandecoj
La diametroj de SiC-unuopaj kristaloj pliiĝis de nur kelkaj milimetroj ĝis 6-colaj, 8-colaj, kaj eĉ 12-colaj obletoj. Pli grandaj obletoj plibonigas produktadefikecon kaj reduktas kostojn, samtempe plenumante la postulojn de altpotencaj aparatoj.

2. Pli alta kristala kvalito
Altkvalitaj SiC-kristaloj estas esencaj por alt-efikecaj aparatoj. Malgraŭ signifaj plibonigoj, nunaj kristaloj ankoraŭ montras difektojn kiel mikrotubojn, delokigojn kaj malpuraĵojn, kiuj ĉiuj povas degradi la rendimenton kaj fidindecon de aparatoj.

3. Kostredukto
La produktado de SiC-kristaloj estas ankoraŭ relative multekosta, limigante pli vastan adopton. Redukti kostojn per optimumigitaj kreskoprocezoj, pliigita produktadefikeco kaj pli malaltaj krudmaterialkostoj estas esenca por vastigi merkatajn aplikojn.

4. Inteligenta Fabrikado
Kun progresoj en artefarita inteligenteco kaj grandaj datumaj teknologioj, la kresko de SiC-kristaloj moviĝas al inteligentaj, aŭtomatigitaj procezoj. Sensiloj kaj kontrolsistemoj povas monitori kaj adapti kreskokondiĉojn en reala tempo, plibonigante procezan stabilecon kaj antaŭvideblecon. Datenanalitiko povas plue optimumigi procezajn parametrojn kaj la kristalkvaliton.

La disvolviĝo de altkvalita SiC-unukristala kreskoteknologio estas grava fokuso en esplorado pri duonkonduktaĵaj materialoj. Dum la teknologio progresas, kristalaj kreskometodoj daŭre evoluos kaj pliboniĝos, provizante solidan fundamenton por SiC-aplikoj en alttemperaturaj, altfrekvencaj kaj altpotencaj elektronikaj aparatoj.