Цахиурын карбидын дан талстыг ургуулах гол аргуудад Физик уурын тээвэрлэлт (PVT), Дээд үрийн уусмалын ургалт (TSSG) болон Өндөр температурт химийн уурын тунадасжилт (HT-CVD) орно.

Эдгээрээс PVT арга нь харьцангуй энгийн тоног төхөөрөмжийн тохиргоо, ашиглалт болон хяналтад хялбар, тоног төхөөрөмж болон ашиглалтын зардал багатай тул аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн үндсэн арга болсон.

---

PVT аргыг ашиглан SiC талстын өсөлтийн гол техникийн цэгүүд

PVT аргыг ашиглан цахиурын карбидын талстыг ургуулахын тулд хэд хэдэн техникийн талыг сайтар хянаж байх шаардлагатай.

1. Дулааны талбай дахь бал чулуун материалын цэвэр байдал
   Кристал өсөлтийн дулааны салбарт ашигласан бал чулуун материалууд нь цэвэр байдлын хатуу шаардлагыг хангасан байх ёстой. Бал чулуун бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хольцын агууламж 5×10⁻⁶-ээс бага, дулаалгын эсгийний хувьд 10×10⁻⁶-ээс бага байх ёстой. Тодруулбал, бор (B) болон хөнгөн цагаан (Al)-ийн агууламж тус бүр 0.1×10⁻⁶-ээс бага байх ёстой.

2. Үрийн талстын зөв туйлшрал
   Эмпирик өгөгдлүүдээс харахад C-нүүр (0001) нь 4H-SiC талстуудыг ургуулахад тохиромжтой бол Si-нүүр (0001) нь 6H-SiC-ийн ургалтад тохиромжтой.

3. Тэнхлэгээс гадуурх үрийн талстуудыг ашиглах нь
   Тэнхлэгээс гадуурх үр нь өсөлтийн тэгш хэмийг өөрчилж, талстын согогийг бууруулж, талстын чанарыг сайжруулж чадна.

4. Найдвартай үрийн талст холболтын техник
   Үрийн талст болон эзэмшигчийн хоорондох зөв холбоо нь өсөлтийн явцад тогтвортой байдлыг хангахад чухал үүрэгтэй.

5. Өсөлтийн интерфэйсийн тогтвортой байдлыг хадгалах
   Кристал өсөлтийн бүх мөчлөгийн туршид өндөр чанартай болор хөгжлийг хангахын тулд өсөлтийн интерфэйс тогтвортой байх ёстой.

 

---

SiC кристаллын өсөлтийн гол технологиуд

1. SiC нунтагт зориулсан допингийн технологи

SiC нунтагыг цериум (Ce)-тэй хольж хэрэглэх нь 4H-SiC гэх мэт ганц политипийн өсөлтийг тогтворжуулж чадна. Практикаас харахад Ce холих нь дараахь зүйлийг хийж чадна.

• SiC талстуудын өсөлтийн хурдыг нэмэгдүүлэх;

• Илүү жигд, чиглэлтэй өсөлтийн тулд болор чиглэлийг сайжруулна;

• Хорт бодис болон согогийг багасгах;

• Кристаллын ар талын зэврэлтийг дарангуйлах;

• Монокристалын гарцын хурдыг нэмэгдүүлэх.

2. Тэнхлэгийн болон радиаль дулааны градиентуудын хяналт

Тэнхлэгийн температурын градиент нь талстын политип болон өсөлтийн хурдад нөлөөлдөг. Хэтэрхий бага градиент нь политипийн оруулга болон уурын үе шатанд материалын тээвэрлэлтийг бууруулахад хүргэдэг. Тэнхлэгийн болон радиаль градиентуудыг хоёуланг нь оновчтой болгох нь талстын хурдан бөгөөд тогтвортой өсөлтийг тогтвортой чанартай байлгахад чухал үүрэгтэй.

3. Суурийн хавтгайн мултрал (BPD) хяналтын технологи

BPD нь голчлон SiC талстуудын хяргах стресс нь чухал босгыг давж, гулсах системийг идэвхжүүлснээр үүсдэг. BPD нь өсөлтийн чиглэлд перпендикуляр байрладаг тул ихэвчлэн талст өсөлт болон хөргөлтийн үед үүсдэг. Дотоод стрессийг багасгах нь BPD-ийн нягтралыг мэдэгдэхүйц бууруулж чадна.

4. Уурын фазын найрлагын харьцааны хяналт

Уурын үе шатанд нүүрстөрөгч-цахиурын харьцааг нэмэгдүүлэх нь дан политипийн өсөлтийг дэмжих батлагдсан арга юм. Өндөр C/Si харьцаа нь макро үе шатны багцлалыг бууруулж, үрийн талстаас гадаргуугийн удамшлыг хадгалж, улмаар хүсээгүй политип үүсэхийг дарангуйлдаг.

5. Стресс багатай өсөлтийн аргууд

Кристал өсөлтийн үеийн стресс нь муруй торны хавтгай, хагарал, BPD-ийн нягтрал нэмэгдэхэд хүргэдэг. Эдгээр согогууд нь эпитаксиаль давхаргад тархаж, төхөөрөмжийн ажиллагаанд сөргөөр нөлөөлдөг.

Дотоод талст стрессийг бууруулах хэд хэдэн стратегид дараахь зүйлс орно.

• Тэнцвэрт ойрын өсөлтийг дэмжихийн тулд дулааны талбайн тархалт болон процессын параметрүүдийг тохируулах;

• Механик хязгаарлалтгүйгээр болорыг чөлөөтэй ургуулахын тулд тигелийн загварыг оновчтой болгох;

• Үр болон бал чулууны хооронд 2 мм-ийн зай үлдээх замаар халаах явцад үр болон бал чулууны хоорондох дулааны тэлэлтийн зөрүүг багасгахын тулд үрийн савны тохиргоог сайжруулах;

• Дотоод стрессийг бүрэн арилгахын тулд шатаах процессыг боловсронгуй болгох, болорыг зуухтай хамт хөргөх, температур болон үргэлжлэх хугацааг тохируулах.

---

SiC талст ургалтын технологийн чиг хандлага

1. Илүү том болор хэмжээ
SiC дан талстуудын диаметр хэдхэн миллиметрээс 6 инч, 8 инч, тэр ч байтугай 12 инчийн вафли болж нэмэгдсэн. Том вафли нь үйлдвэрлэлийн үр ашгийг нэмэгдүүлж, зардлыг бууруулахын зэрэгцээ өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжийн хэрэглээний шаардлагыг хангадаг.

2. Илүү өндөр болор чанар
Өндөр чанартай SiC талстууд нь өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжүүдэд зайлшгүй шаардлагатай. Ихээхэн сайжруулалт хийгдсэн ч одоогийн талстууд нь микро хоолой, мултрал, хольц зэрэг согогтой хэвээр байгаа бөгөөд энэ бүхэн нь төхөөрөмжийн гүйцэтгэл болон найдвартай байдлыг бууруулж болзошгүй юм.

3. Зардлын бууралт
SiC талстын үйлдвэрлэл харьцангуй үнэтэй хэвээр байгаа нь өргөн хэрэглээг хязгаарлаж байна. Өсөлтийн процессыг оновчтой болгох, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх, түүхий эдийн өртгийг бууруулах замаар зардлыг бууруулах нь зах зээлийн хэрэглээг өргөжүүлэхэд чухал үүрэгтэй.

4. Ухаалаг үйлдвэрлэл
Хиймэл оюун ухаан болон том өгөгдлийн технологийн дэвшлийн ачаар SiC талстын өсөлт ухаалаг, автоматжуулсан процессууд руу шилжиж байна. Мэдрэгч болон хяналтын системүүд нь өсөлтийн нөхцөл байдлыг бодит цаг хугацаанд хянаж, тохируулж, процессын тогтвортой байдал болон урьдчилан таамаглах чадварыг сайжруулж чадна. Өгөгдлийн аналитик нь процессын параметрүүд болон талстын чанарыг цаашид оновчтой болгож чадна.

Өндөр чанартай SiC дан талст ургуулах технологийг хөгжүүлэх нь хагас дамжуулагч материалын судалгааны гол чиглэл юм. Технологи хөгжихийн хэрээр талст ургуулах аргууд үргэлжлүүлэн хөгжиж, сайжирч, өндөр температурт, өндөр давтамжтай, өндөр хүчин чадалтай электрон төхөөрөмжүүдэд SiC-ийн хэрэглээний бат бөх суурийг тавих болно.