የሲሊኮን ካርቦዳይድ ነጠላ ክሪስታሎች ለማምረት ዋና ዘዴዎች አካላዊ የእንፋሎት ትራንስፖርት (PVT)፣ ከፍተኛ የዘር መፍትሄ እድገት (TSSG) እና ከፍተኛ ሙቀት ያለው የኬሚካል የእንፋሎት ክምችት (HT-CVD) ያካትታሉ።

ከነዚህም መካከል የፒ.ቪ.ቲ ዘዴ በአንፃራዊነት ቀላል የሆኑ የመሳሪያዎች ቅንብር፣ የአሰራር እና የቁጥጥር ምቹነት እና ዝቅተኛ የመሳሪያ እና የስራ ማስኬጃ ወጪዎች ምክንያት የኢንዱስትሪ ምርት ቀዳሚ ቴክኒክ ሆኗል።

---

የ PVT ዘዴን በመጠቀም የሲሲ ክሪስታል እድገት ቁልፍ ቴክኒካዊ ነጥቦች

የ PVT ዘዴን በመጠቀም የሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታሎችን ለማደግ ብዙ ቴክኒካዊ ገጽታዎች በጥንቃቄ መቆጣጠር አለባቸው.

1. በሙቀት መስክ ውስጥ የግራፋይት እቃዎች ንፅህና
   በክሪስታል የእድገት ሙቀት መስክ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉት የግራፍ እቃዎች ጥብቅ የንጽህና መስፈርቶችን ማሟላት አለባቸው. በግራፋይት ክፍሎች ውስጥ ያለው የንጽህና ይዘት ከ5×10⁻⁶ በታች እና ከ10×10⁻⁻ በታች ለሆኑ መከላከያዎች መሆን አለበት። በተለይም የቦሮን (ቢ) እና የአሉሚኒየም (አል) ይዘት እያንዳንዳቸው ከ0.1×10⁻ በታች መሆን አለባቸው።

2. የዘር ክሪስታል ትክክለኛ ፖላሪቲ
   ተጨባጭ መረጃ እንደሚያሳየው C-face (0001) ለ 4H-SiC ክሪስታሎች ለማደግ ተስማሚ ነው, Si-face (0001) ግን ለ 6H-SiC እድገት ተስማሚ ነው.

3. የ Off-Axis ዘር ክሪስታሎች አጠቃቀም
   ከዘንግ ውጭ የሆኑ ዘሮች የእድገትን ሲሜትሪ ሊለውጡ፣ የክሪስታል ጉድለቶችን ሊቀንሱ እና የተሻለ የክሪስታል ጥራትን ሊያበረታቱ ይችላሉ።

4. አስተማማኝ ዘር ክሪስታል ትስስር ቴክኒክ
   በዘር ክሪስታል እና በመያዣው መካከል ትክክለኛ ትስስር በእድገቱ ወቅት መረጋጋት አስፈላጊ ነው.

5. የእድገት በይነገጽ መረጋጋትን መጠበቅ
   በጠቅላላው ክሪስታል የእድገት ዑደት ውስጥ ከፍተኛ ጥራት ያለው ክሪስታል እድገትን ለማረጋገጥ የእድገት በይነገጽ የተረጋጋ መሆን አለበት።

 

---

ዋና ቴክኖሎጂዎች በሲሲ ክሪስታል እድገት

1. የዶፒንግ ቴክኖሎጂ ለሲሲ ዱቄት

Doping SiC powder with cerium (Ce) እንደ 4H-SiC ያለ ነጠላ ፖሊታይፕ እድገትን ሊያረጋጋ ይችላል። ልምምድ እንደሚያሳየው ሴ ዶፒንግ የሚከተሉትን ማድረግ ይችላል፡-

• የሲሲ ክሪስታሎች እድገትን ይጨምሩ;

• ለበለጠ ተመሳሳይ እና አቅጣጫዊ እድገት ክሪስታል አቅጣጫን ያሻሽሉ;

• ጉድለቶችን እና ጉድለቶችን ይቀንሱ;

• የክሪስታል የጀርባውን ዝገት ማገድ;

• የነጠላ ክሪስታል ምርት መጠንን ያሻሽሉ።

2. የ Axial እና Radial Thermal Gradients ቁጥጥር

የአክሲያል ሙቀት ቅልጥፍናዎች በክሪስታል ፖሊታይፕ እና በእድገት ፍጥነት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ. በጣም ትንሽ የሆነ ቅልመት ወደ ፖሊታይፕ ማካተት እና በእንፋሎት ክፍል ውስጥ የቁሳቁስ ማጓጓዝ እንዲቀንስ ሊያደርግ ይችላል። ሁለቱንም አክሲያል እና ራዲያል ግሬዲየንቶችን ማመቻቸት ለፈጣን እና ለተረጋጋ ክሪስታል እድገት ተከታታይ ጥራት ያለው ወሳኝ ነው።

3. የባሳል አውሮፕላን ማፈናቀል (BPD) መቆጣጠሪያ ቴክኖሎጂ

BPDs በዋነኝነት የሚፈጠሩት በሲሲ ክሪስታሎች ውስጥ ካለው ወሳኝ ገደብ በላይ በሆነ የሸርተቴ ውጥረት ምክንያት የመንሸራተቻ ስርዓቶችን በማግበር ነው። ቢፒዲዎች ከእድገት አቅጣጫ ጋር ቀጥ ያሉ እንደመሆናቸው፣ በአብዛኛው የሚነሱት በክሪስታል እድገት እና በሚቀዘቅዝበት ወቅት ነው። የውስጥ ጭንቀትን መቀነስ የ BPD እፍጋትን በእጅጉ ይቀንሳል።

4. የእንፋሎት ደረጃ ቅንብር ሬሾ ቁጥጥር

በእንፋሎት ክፍል ውስጥ የካርቦን-ሲሊኮን ሬሾን መጨመር ነጠላ ፖሊታይፕ እድገትን ለማራመድ የተረጋገጠ ዘዴ ነው። ከፍተኛ የC/Si ሬሾ የማክሮስቴፕ መሰባበርን ይቀንሳል እና ከዘር ክሪስታል የሚገኘውን የወለል ውርስ ይይዛል፣በመሆኑም ያልተፈለጉ ፖሊታይፕ መፈጠርን ያስወግዳል።

5. ዝቅተኛ ውጥረት የእድገት ዘዴዎች

በክሪስታል እድገት ወቅት የሚፈጠር ጭንቀት ወደ ጠመዝማዛ ጥልፍልፍ አውሮፕላኖች፣ ስንጥቆች እና ከፍተኛ የቢፒዲ እፍጋቶች ሊያስከትል ይችላል። እነዚህ ጉድለቶች ወደ ኤፒታክሲያል ሽፋኖች ሊሸጋገሩ እና የመሣሪያውን አፈጻጸም ላይ አሉታዊ ተጽዕኖ ሊያሳድሩ ይችላሉ።

የውስጥ ክሪስታል ጭንቀትን ለመቀነስ ብዙ ስልቶች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

• የሙቀት መስክ ስርጭትን እና የሂደቱን መለኪያዎች በማስተካከል የተጠጋ ሚዛናዊ እድገትን ለማራመድ;

• ክሪስታል ያለ ሜካኒካል ገደብ በነፃነት እንዲያድግ ለማስቻል የክርክር ንድፍ ማመቻቸት;

• በማሞቅ ጊዜ በዘር እና በግራፊት መካከል ያለውን የሙቀት መስፋፋት አለመመጣጠን ለመቀነስ የዘር መያዣ ውቅርን ማሻሻል, ብዙውን ጊዜ በዘር እና በመያዣው መካከል የ 2 ሚሜ ልዩነት በመተው;

• የማደንዘዣ ሂደቶችን በማጣራት, ክሪስታል በምድጃው እንዲቀዘቅዝ መፍቀድ እና የሙቀት መጠንን እና የቆይታ ጊዜን ማስተካከል ውስጣዊ ጭንቀትን ሙሉ በሙሉ ያስወግዳል.

---

በሲሲ ክሪስታል የእድገት ቴክኖሎጂ ውስጥ ያሉ አዝማሚያዎች

1. ትላልቅ ክሪስታል መጠኖች
የሲሲ ነጠላ ክሪስታል ዲያሜትሮች ከጥቂት ሚሊሜትር ወደ 6-ኢንች፣ 8-ኢንች እና እንዲያውም 12-ኢንች ዋፈርዎች ጨምረዋል። ትላልቅ ዋፍሮች የምርት ቅልጥፍናን ያሳድጋሉ እና ወጪዎችን ይቀንሳሉ፣ ይህም ከፍተኛ ኃይል ያላቸውን የመሣሪያ አፕሊኬሽኖች ፍላጎቶችን በሚያሟሉበት ጊዜ።

2. ከፍተኛ ክሪስታል ጥራት
ከፍተኛ ጥራት ያለው የሲሲ ክሪስታሎች ከፍተኛ አፈፃፀም ላላቸው መሳሪያዎች አስፈላጊ ናቸው. ምንም እንኳን ጉልህ መሻሻሎች ቢደረጉም ፣ አሁን ያሉት ክሪስታሎች አሁንም እንደ ማይክሮፓይፕ ፣ መቆራረጦች እና ቆሻሻዎች ያሉ ጉድለቶችን ያሳያሉ ፣ ይህ ሁሉ የመሳሪያውን አፈፃፀም እና አስተማማኝነት ሊያሳጣው ይችላል።

3. የወጪ ቅነሳ
የሲሲ ክሪስታል ምርት አሁንም በአንፃራዊነት ውድ ነው፣ ይህም ሰፊ ጉዲፈቻን ይገድባል። በተመቻቹ የዕድገት ሂደቶች፣ የምርት ቅልጥፍናን በመጨመር እና ዝቅተኛ የጥሬ ዕቃ ወጪዎችን መቀነስ የገበያ አተገባበርን ለማስፋት ወሳኝ ነው።

4. ኢንተለጀንት ማምረት
በአርቴፊሻል ኢንተለጀንስ እና በትልቅ የመረጃ ቴክኖሎጂዎች እድገት፣የሲሲ ክሪስታል እድገት ወደ ብልህ እና አውቶማቲክ ሂደቶች እየሄደ ነው። ዳሳሾች እና የቁጥጥር ስርዓቶች የእድገት ሁኔታዎችን በቅጽበት መከታተል እና ማስተካከል፣ የሂደቱን መረጋጋት እና ትንበያ ማሻሻል ይችላሉ። የውሂብ ትንታኔ የሂደቱን መለኪያዎች እና ክሪስታል ጥራት የበለጠ ማመቻቸት ይችላል።

ከፍተኛ ጥራት ያለው የሲሲ ነጠላ ክሪስታል እድገት ቴክኖሎጂ ልማት በሴሚኮንዳክተር ቁሶች ምርምር ውስጥ ትልቅ ትኩረት ነው። ቴክኖሎጂ እየገፋ ሲሄድ ክሪስታል የማደግ ዘዴዎች መሻሻል እና መሻሻል ይቀጥላሉ, ይህም በከፍተኛ ሙቀት, ከፍተኛ ድግግሞሽ እና ከፍተኛ ኃይል ባለው የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች ውስጥ ለሲሲ አፕሊኬሽኖች ጠንካራ መሰረት ይሰጣል.