የሲሊኮን ካርቦይድ ነጠላ ክሪስታሎችን ለማልማት ዋናዎቹ ዘዴዎች ፊዚካል ትነት ትራንስፖርት (PVT)፣ ከፍተኛ ዘር ያለው የመፍትሄ እድገት (TSSG) እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው የኬሚካል ትነት ዲፖዚሽን (HT-CVD) ያካትታሉ።

ከእነዚህም መካከል የPVT ዘዴ በአንጻራዊነት ቀላል የሆኑ የመሳሪያዎች አደረጃጀት፣ የአሠራርና የቁጥጥር ቀላልነት እንዲሁም የመሳሪያዎችና የአሠራር ወጪዎች ዝቅተኛ በመሆናቸው ለኢንዱስትሪ ምርት ዋና ዘዴ ሆኗል።

---

የ PVT ዘዴን በመጠቀም የሲሲ ክሪስታል እድገት ቁልፍ ቴክኒካዊ ነጥቦች

የ PVT ዘዴን በመጠቀም የሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታሎችን ለማብቀል፣ በርካታ ቴክኒካዊ ገጽታዎች በጥንቃቄ ቁጥጥር ሊደረግባቸው ይገባል፡

1. በሙቀት መስክ ውስጥ የግራፋይት ቁሳቁሶች ንፅህና
   በክሪስታል እድገት የሙቀት መስክ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉት የግራፋይት ቁሳቁሶች ጥብቅ የንጽህና መስፈርቶችን ማሟላት አለባቸው። በግራፍይት ክፍሎች ውስጥ ያለው የንጽህና ይዘት ከ5×10⁻⁶ በታች መሆን አለበት፣ እና ለኢንሱሌሽን ፌልስ ከ10×10⁻⁶ በታች መሆን አለበት። በተለይም የቦሮን (ቢ) እና የአሉሚኒየም (አል) ይዘቶች እያንዳንዳቸው ከ0.1×10⁻⁶ በታች መሆን አለባቸው።

2. የዘር ክሪስታል ትክክለኛ ፖላሪቲ
   ተጨባጭ መረጃዎች እንደሚያሳዩት C-face (0001) 4H-SiC ክሪስታሎችን ለማልማት ተስማሚ ሲሆን Si-face (0001) ደግሞ ለ6H-SiC እድገት ተስማሚ ነው።

3. የኦፍ-አክሲስ የዘር ክሪስታሎች አጠቃቀም
   ከዘንግ ውጪ ያሉ ዘሮች የእድገት ሲሜትሪውን ሊቀይሩ፣ የክሪስታል ጉድለቶችን ሊቀንሱ እና የተሻለ የክሪስታል ጥራት ሊያበረታቱ ይችላሉ።

4. አስተማማኝ የዘር ክሪስታል ትስስር ቴክኒክ
   በእድገቱ ወቅት መረጋጋት እንዲኖር በዘር ክሪስታል እና በባለቤቱ መካከል ትክክለኛ ትስስር አስፈላጊ ነው።

5. የእድገት በይነገጽን መረጋጋት መጠበቅ
   በጠቅላላው የክሪስታል እድገት ዑደት ወቅት፣ ከፍተኛ ጥራት ያለው የክሪስታል እድገትን ለማረጋገጥ የእድገት በይነገጽ የተረጋጋ መሆን አለበት።

 

---

በሲሲ ክሪስታል እድገት ውስጥ ዋና ቴክኖሎጂዎች

1. የSiC ዱቄት የዶፒንግ ቴክኖሎጂ

የSiC ዱቄት ከሴሪየም (Ce) ጋር በመሆን እንደ 4H-SiC ያለ ነጠላ ፖሊታይፕ እድገትን ማረጋጋት ይችላል። ልምምድ እንደሚያሳየው የCe ዶፒንግ የሚከተሉትን ማድረግ ይችላል፡

• የ SiC ክሪስታሎች የእድገት መጠን መጨመር;

• ለበለጠ ወጥ እና አቅጣጫዊ እድገት የክሪስታል አቅጣጫን ማሻሻል፤

• ቆሻሻዎችን እና ጉድለቶችን መቀነስ;

• የክሪስታልን የኋላ ዝገት ይከላከሉ;

• የአንድ ክሪስታል ምርት መጠንን ያሻሽሉ።

2. የአክሲያል እና የራዲያል የሙቀት ቅልጥፍናዎችን መቆጣጠር

የአክሲያል የሙቀት መጠን ቅልመቶች በክሪስታል ፖሊታይፕ እና በእድገት ፍጥነት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ። በጣም ትንሽ የሆነ ቅልመቶች በእንፋሎት ደረጃ ውስጥ ወደ ፖሊታይፕ ማካተት እና የቁሳቁስ መጓጓዣ መቀነስ ሊያስከትሉ ይችላሉ። የአክሲያል እና ራዲያል ቅልመቶችን ማመቻቸት ወጥነት ባለው ጥራት ፈጣን እና የተረጋጋ የክሪስታል እድገት ወሳኝ ነው።

3. መሰረታዊ ፕላን ዲሎኬሽን (ቢፒዲ) የመቆጣጠሪያ ቴክኖሎጂ

BPDዎች በዋነኝነት የሚፈጠሩት በSiC ክሪስታሎች ውስጥ ወሳኝ በሆነው ገደብ ውስጥ ከሚገባው በላይ በመሸርሸር ውጥረት ምክንያት ሲሆን ይህም የመንሸራተቻ ስርዓቶችን ያነቃቃል። BPDዎች ከእድገት አቅጣጫ ጋር ቀጥ ያሉ ስለሆኑ፣ ብዙውን ጊዜ የሚከሰቱት በክሪስታል እድገት እና በማቀዝቀዝ ወቅት ነው። ውስጣዊ ጭንቀትን መቀነስ የBPD ጥግግትን በእጅጉ ሊቀንስ ይችላል።

4. የእንፋሎት ደረጃ ቅንብር ጥምርታ ቁጥጥር

በእንፋሎት ደረጃ ውስጥ የካርቦን-ወደ-ሲሊከን ጥምርታ መጨመር ነጠላ የፖሊታይፕ እድገትን ለማሳደግ የተረጋገጠ ዘዴ ነው። ከፍተኛ የC/Si ጥምርታ የማክሮስቴፕ መሰባበርን ይቀንሳል እና ከዘር ክሪስታል የወለል ውርስን ይይዛል፣ በዚህም የማይፈለጉ የፖሊታይፕ መፈጠርን ያደናቅፋል።

5. ዝቅተኛ-ጭንቀት የሚፈጥሩ የእድገት ቴክኒኮች

በክሪስታል እድገት ወቅት የሚፈጠር ውጥረት ወደ ጥምዝ የላቲስ ፕላኖች፣ ስንጥቆች እና ከፍተኛ የቢፒዲ እፍጋት ሊያስከትል ይችላል። እነዚህ ጉድለቶች ወደ ኤፒታክሲያል ንብርብሮች ሊሸጋገሩ እና የመሳሪያውን አፈፃፀም አሉታዊ ተጽዕኖ ሊያሳድሩ ይችላሉ።

ውስጣዊ ክሪስታል ውጥረትን ለመቀነስ የሚረዱ በርካታ ስልቶች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

• የሙቀት መስክ ስርጭትን እና የሂደት መለኪያዎችን ማስተካከል ወደ ሚዛን-ቅርበት እድገትን ያበረታታል፤

• ክሪስታሉ ያለ ሜካኒካዊ ገደብ በነፃነት እንዲያድግ ለማስቻል የክሩሲብል ዲዛይን ማመቻቸት፤

• በማሞቅ ጊዜ በዘሩ እና በግራፍታይት መካከል ያለውን የሙቀት መስፋፋት አለመመጣጠን ለመቀነስ የዘር መያዣውን አወቃቀር ማሻሻል፣ ብዙውን ጊዜ በዘሩ እና በባለቤቱ መካከል የ2 ሚሜ ክፍተት በመተው፤

• የማቅለጫ ሂደቶችን ማጣራት፣ ክሪስታሉ ከእቶኑ ጋር እንዲቀዘቅዝ መፍቀድ፣ እና ውስጣዊ ውጥረትን ሙሉ በሙሉ ለማስታገስ የሙቀት መጠን እና የቆይታ ጊዜን ማስተካከል።

---

በሲሲ ክሪስታል እድገት ቴክኖሎጂ ውስጥ ያሉ አዝማሚያዎች

1. ትላልቅ የክሪስታል መጠኖች
የሲሲ ነጠላ ክሪስታል ዲያሜትሮች ከጥቂት ሚሊሜትር ወደ 6 ኢንች፣ 8 ኢንች እና 12 ኢንች ዋፈርዎች እንኳን ጨምረዋል። ​​ትላልቅ ዋፈርዎች የምርት ቅልጥፍናን ያሳድጋሉ እና ወጪዎችን ይቀንሳሉ፣ በተመሳሳይ ጊዜ ከፍተኛ ኃይል ያላቸውን የመሳሪያ አፕሊኬሽኖች ፍላጎቶች ያሟላሉ።

2. ከፍተኛ የክሪስታል ጥራት
ከፍተኛ ጥራት ያላቸው የሲሲ ክሪስታሎች ለከፍተኛ አፈጻጸም ላላቸው መሳሪያዎች አስፈላጊ ናቸው። ከፍተኛ መሻሻል ቢኖርም፣ የአሁኑ ክሪስታሎች አሁንም እንደ ማይክሮፓይፖች፣ መቆራረጥ እና ቆሻሻዎች ያሉ ጉድለቶችን ያሳያሉ፣ እነዚህም ሁሉ የመሳሪያውን አፈጻጸም እና አስተማማኝነት ሊያበላሹ ይችላሉ።

3. የወጪ ቅነሳ
የሲሲ ክሪስታል ምርት አሁንም በአንጻራዊነት ውድ ነው፣ ይህም ሰፊ ተቀባይነትን ይገድባል። በተመቻቸ የእድገት ሂደቶች፣ የምርት ቅልጥፍናን በመጨመር እና የጥሬ እቃ ወጪዎችን በመቀነስ ወጪዎችን መቀነስ የገበያ አፕሊኬሽኖችን ለማስፋፋት ወሳኝ ነው።

4. ብልህ ማኑፋክቸሪንግ
በአርቴፊሻል ኢንተለጀንስ እና በትልቅ የውሂብ ቴክኖሎጂዎች እድገት፣ የሲሲ ክሪስታል እድገት ወደ ብልህ፣ አውቶማቲክ ሂደቶች እየተሸጋገረ ነው። ዳሳሾች እና የቁጥጥር ስርዓቶች በእውነተኛ ጊዜ የእድገት ሁኔታዎችን መከታተል እና ማስተካከል ይችላሉ፣ የሂደት መረጋጋትን እና ትንበያን ማሻሻል። የውሂብ ትንታኔ የሂደት መለኪያዎችን እና የክሪስታል ጥራትን የበለጠ ሊያሻሽል ይችላል።

ከፍተኛ ጥራት ያለው የሲሲ ሲን ክሪስታል እድገት ቴክኖሎጂ ልማት በሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች ጥናት ውስጥ ትልቅ ትኩረት ነው። ቴክኖሎጂ እያደገ ሲሄድ፣ የክሪስታል እድገት ዘዴዎች መሻሻላቸውን እና መሻሻላቸውን ይቀጥላሉ፣ ይህም በከፍተኛ ሙቀት፣ በከፍተኛ ድግግሞሽ እና በከፍተኛ ኃይል ባላቸው የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች ውስጥ ለሲሲ አፕሊኬሽኖች ጠንካራ መሠረት ይሰጣል።