सिलिकन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टलहरू बढाउने मुख्य विधिहरूमा भौतिक भाप यातायात (PVT), शीर्ष-बीउ समाधान वृद्धि (TSSG), र उच्च-तापमान रासायनिक भाप निक्षेपण (HT-CVD) समावेश छन्।

यी मध्ये, PVT विधि यसको तुलनात्मक रूपमा सरल उपकरण सेटअप, सञ्चालन र नियन्त्रणमा सहजता, र कम उपकरण र सञ्चालन लागतका कारण औद्योगिक उत्पादनको लागि प्राथमिक प्रविधि बनेको छ।

---

PVT विधि प्रयोग गरेर SiC क्रिस्टल वृद्धिको मुख्य प्राविधिक बुँदाहरू

PVT विधि प्रयोग गरेर सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलहरू बढाउन, धेरै प्राविधिक पक्षहरूलाई सावधानीपूर्वक नियन्त्रण गर्नुपर्छ:

1. थर्मल क्षेत्रमा ग्रेफाइट सामग्रीको शुद्धता
   क्रिस्टल ग्रोथ थर्मल फिल्डमा प्रयोग हुने ग्रेफाइट सामग्रीहरूले कडा शुद्धता आवश्यकताहरू पूरा गर्नुपर्छ। ग्रेफाइट कम्पोनेन्टहरूमा अशुद्धताको मात्रा ५×१०⁻⁶ भन्दा कम हुनुपर्छ, र इन्सुलेशन फेल्टहरूको लागि १०×१०⁻⁶ भन्दा कम हुनुपर्छ। विशेष गरी, बोरोन (B) र एल्युमिनियम (Al) को सामग्री प्रत्येक ०.१×१०⁻⁶ भन्दा कम हुनुपर्छ।

2. बीउ क्रिस्टलको सही ध्रुवता
   अनुभवजन्य तथ्याङ्कले देखाउँछ कि C-फेस (0001) 4H-SiC क्रिस्टलहरू बढाउनको लागि उपयुक्त छ, जबकि Si-फेस (0001) 6H-SiC वृद्धिको लागि उपयुक्त छ।

3. अफ-एक्सिस बीज क्रिस्टलको प्रयोग
   अक्ष बाहिरका बीउहरूले वृद्धि समरूपता परिवर्तन गर्न सक्छन्, क्रिस्टल दोषहरू कम गर्न सक्छन्, र राम्रो क्रिस्टल गुणस्तर प्रवर्द्धन गर्न सक्छन्।

4. भरपर्दो बीउ क्रिस्टल बन्धन प्रविधि
   वृद्धिको समयमा स्थिरताको लागि बीउ क्रिस्टल र होल्डर बीचको उचित बन्धन आवश्यक छ।

5. ग्रोथ इन्टरफेसको स्थिरता कायम राख्ने
   सम्पूर्ण क्रिस्टल वृद्धि चक्रको अवधिमा, उच्च-गुणस्तरको क्रिस्टल विकास सुनिश्चित गर्न वृद्धि इन्टरफेस स्थिर रहनुपर्छ।

 

---

SiC क्रिस्टल वृद्धिमा मुख्य प्रविधिहरू

1. SiC पाउडरको लागि डोपिङ प्रविधि

सेरियम (Ce) सँग SiC पाउडर डोपिङ गर्नाले 4H-SiC जस्ता एकल पोलिटाइपको वृद्धिलाई स्थिर बनाउन सक्छ। अभ्यासले देखाएको छ कि Ce डोपिङले गर्न सक्छ:

• SiC क्रिस्टलको वृद्धि दर बढाउनुहोस्;

• अधिक एकरूप र दिशात्मक वृद्धिको लागि क्रिस्टल अभिमुखीकरण सुधार गर्नुहोस्;

• अशुद्धता र दोषहरू कम गर्नुहोस्;

• क्रिस्टलको पछाडिको क्षरणलाई दबाउनुहोस्;

• एकल क्रिस्टल उपज दर बढाउनुहोस्।

2. अक्षीय र रेडियल थर्मल ग्रेडियन्टहरूको नियन्त्रण

अक्षीय तापक्रम ढाँचाहरूले क्रिस्टल पोलिटाइप र वृद्धि दरलाई असर गर्छ। धेरै सानो ढाँचाले वाष्प चरणमा पोलिटाइप समावेशीकरण र सामग्रीको ढुवानी कम गर्न सक्छ। स्थिर गुणस्तरको साथ द्रुत र स्थिर क्रिस्टल वृद्धिको लागि अक्षीय र रेडियल ढाँचा दुवैलाई अनुकूलन गर्नु महत्त्वपूर्ण छ।

3. बेसल प्लेन डिस्लोकेशन (BPD) नियन्त्रण प्रविधि

BPD हरू मुख्यतया SiC क्रिस्टलहरूमा महत्वपूर्ण थ्रेसहोल्ड भन्दा बढी शियर स्ट्रेसको कारणले बन्छन्, जसले स्लिप प्रणालीहरू सक्रिय गर्दछ। BPD हरू वृद्धि दिशामा लम्ब हुने भएकाले, तिनीहरू सामान्यतया क्रिस्टल वृद्धि र चिसोपनको समयमा उत्पन्न हुन्छन्। आन्तरिक तनावलाई कम गर्नाले BPD घनत्वलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सकिन्छ।

4. वाष्प चरण संरचना अनुपात नियन्त्रण

वाष्प चरणमा कार्बन-देखि-सिलिकन अनुपात बढाउनु एकल पोलिटाइप वृद्धिलाई बढावा दिनको लागि एक प्रमाणित विधि हो। उच्च C/Si अनुपातले म्याक्रोस्टेप बन्चिङलाई कम गर्छ र बीउ क्रिस्टलबाट सतहको उत्तराधिकार कायम राख्छ, यसरी अवांछित पोलिटाइपहरूको गठनलाई दबाउँछ।

5. कम तनाव भएको वृद्धि प्रविधिहरू

क्रिस्टल वृद्धिको समयमा तनावले घुमाउरो जाली समतलहरू, दरारहरू र उच्च BPD घनत्वहरू निम्त्याउन सक्छ। यी दोषहरू एपिटेक्सियल तहहरूमा फैलिन सक्छन् र उपकरणको कार्यसम्पादनमा नकारात्मक असर पार्न सक्छन्।

आन्तरिक क्रिस्टल तनाव कम गर्ने धेरै रणनीतिहरू समावेश छन्:

• लगभग सन्तुलित वृद्धिलाई प्रवर्द्धन गर्न थर्मल फिल्ड वितरण र प्रक्रिया प्यारामिटरहरू समायोजन गर्ने;

• क्रिस्टललाई यान्त्रिक अवरोध बिना स्वतन्त्र रूपमा बढ्न अनुमति दिन क्रुसिबल डिजाइनलाई अनुकूलन गर्ने;

• बीउ र ग्रेफाइट बीच तापक्रम वृद्धिको क्रममा हुने थर्मल विस्तार बेमेललाई कम गर्न बीउ होल्डर कन्फिगरेसन सुधार गर्दै, प्रायः बीउ र होल्डर बीच २ मिमीको खाडल छोडेर;

• एनिलिङ प्रक्रियाहरूलाई परिष्कृत गर्ने, क्रिस्टललाई भट्टीमा चिसो हुन दिने, र आन्तरिक तनावलाई पूर्ण रूपमा कम गर्न तापक्रम र अवधि समायोजन गर्ने।

---

SiC क्रिस्टल ग्रोथ टेक्नोलोजीमा प्रवृत्तिहरू

१. ठूला क्रिस्टल आकारहरू
SiC सिंगल क्रिस्टल व्यास केही मिलिमिटरबाट बढेर ६-इन्च, ८-इन्च, र १२-इन्च वेफरहरू पनि पुगेको छ। ठूला वेफरहरूले उत्पादन दक्षता बढाउँछन् र लागत घटाउँछन्, जबकि उच्च-शक्ति उपकरण अनुप्रयोगहरूको मागहरू पूरा गर्छन्।

२. उच्च क्रिस्टल गुणस्तर
उच्च-गुणस्तरको SiC क्रिस्टलहरू उच्च-प्रदर्शन उपकरणहरूको लागि आवश्यक छन्। उल्लेखनीय सुधारहरूको बावजुद, हालको क्रिस्टलहरूले अझै पनि माइक्रोपाइपहरू, विस्थापनहरू, र अशुद्धताहरू जस्ता दोषहरू प्रदर्शन गर्छन्, जुन सबैले उपकरणको प्रदर्शन र विश्वसनीयतालाई घटाउन सक्छ।

३. लागत घटाउने
SiC क्रिस्टल उत्पादन अझै पनि अपेक्षाकृत महँगो छ, जसले गर्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गर्न सीमित छ। बजार अनुप्रयोगहरू विस्तार गर्न अनुकूलित वृद्धि प्रक्रियाहरू मार्फत लागत घटाउनु, उत्पादन दक्षता बढाउनु र कच्चा पदार्थको लागत कम गर्नु महत्त्वपूर्ण छ।

४. बुद्धिमान उत्पादन
कृत्रिम बुद्धिमत्ता र ठूला डेटा प्रविधिहरूमा भएको प्रगतिसँगै, SiC क्रिस्टलको वृद्धि बुद्धिमान, स्वचालित प्रक्रियाहरूतर्फ अघि बढिरहेको छ। सेन्सर र नियन्त्रण प्रणालीहरूले वास्तविक समयमा वृद्धि अवस्थाहरूको निगरानी र समायोजन गर्न सक्छन्, प्रक्रिया स्थिरता र भविष्यवाणीमा सुधार गर्दछ। डेटा विश्लेषणले प्रक्रिया प्यारामिटरहरू र क्रिस्टल गुणस्तरलाई अझ अनुकूलन गर्न सक्छ।

अर्धचालक सामग्री अनुसन्धानमा उच्च-गुणस्तरको SiC एकल क्रिस्टल वृद्धि प्रविधिको विकास प्रमुख फोकस हो। प्रविधिको प्रगतिसँगै, क्रिस्टल वृद्धि विधिहरू विकसित र सुधार हुँदै जानेछन्, जसले उच्च-तापमान, उच्च-फ्रिक्वेन्सी, र उच्च-शक्ति इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा SiC अनुप्रयोगहरूको लागि बलियो आधार प्रदान गर्नेछ।