Цахиурын карбидын нэг талстыг ургуулах үндсэн аргууд нь физик уурын тээвэрлэлт (PVT), дээд үрийн уусмалын өсөлт (TSSG), өндөр температурт химийн уурын хуримтлал (HT-CVD) юм.

Эдгээрийн дотроос PVT арга нь харьцангуй энгийн тоног төхөөрөмжийн суурилуулалт, ашиглалт, хяналтад хялбар, тоног төхөөрөмж, ашиглалтын зардал багатай тул аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн үндсэн техник болсон.

---

PVT аргыг ашиглан SiC болор өсөлтийн гол техникийн цэгүүд

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

1. Дулааны талбайн графит материалын цэвэр байдал
   Кристал өсөлтийн дулааны талбайд ашигласан бал чулуун материал нь цэвэр байдлын хатуу шаардлагыг хангасан байх ёстой. Бал чулууны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хольцын агууламж 5×10⁻⁶-аас бага, тусгаарлагч эсгийд 10×10⁻⁶-ээс бага байх ёстой. Тодруулбал, бор (B) болон хөнгөн цагааны (Al) агууламж тус бүр нь 0.1×10⁻⁶-ээс бага байх ёстой.

2. Үрийн болорын зөв туйлшрал
   Эмпирик мэдээллээс харахад C нүүр (0001) нь 4H-SiC талстыг ургуулахад тохиромжтой бол Si-face (0001) нь 6H-SiC өсөлтөд тохиромжтой.

3. Тэнхлэгээс гадуурх үрийн талстыг ашиглах
   Тэнхлэгээс гадуурх үр нь өсөлтийн тэгш хэмийг өөрчилж, болорын согогийг багасгаж, болор чанарыг сайжруулахад тусалдаг.

4. Найдвартай үрийн болор холбох техник
   Үрийн талст ба эзэмшигчийн хооронд зөв холболт нь өсөлтийн явцад тогтвортой байхын тулд зайлшгүй шаардлагатай.

5. Өсөлтийн интерфейсийн тогтвортой байдлыг хангах
   Болор өсөлтийн бүх мөчлөгийн туршид өндөр чанартай болор хөгжлийг хангахын тулд өсөлтийн интерфейс тогтвортой байх ёстой.

 

---

SiC Crystal Growth дахь үндсэн технологиуд

1. SiC нунтагт зориулсан допингийн технологи

Церийн (Ce) бүхий SiC нунтаг допинг нь 4H-SiC зэрэг нэг политипийн өсөлтийг тогтворжуулж чаддаг. Дадлага нь Ce допинг нь дараахь зүйлийг хийж чадна.

• SiC талстуудын өсөлтийн хурдыг нэмэгдүүлэх;

• Илүү жигд, чиглэлтэй өсөлтийг бий болгохын тулд болор чиглэлийг сайжруулах;

• Бохирдол, согогийг багасгах;

• Кристалын арын зэврэлтийг дарах;

• Нэг болор гарцын хурдыг нэмэгдүүлэх.

2. Тэнхлэг ба радиаль дулааны градиентыг хянах

Тэнхлэгийн температурын градиент нь болор политип болон өсөлтийн хурдад нөлөөлдөг. Хэт жижиг градиент нь политипийн оруулгад хүргэж, уурын үе шатанд материалын тээвэрлэлтийг багасгахад хүргэдэг. Тогтвортой чанартай талстыг хурдан бөгөөд тогтвортой өсгөхийн тулд тэнхлэгийн болон радиаль градиентийг оновчтой болгох нь чухал юм.

3. Суурийн хавтгайн мултрал (BPD) хяналтын технологи

BPD нь голчлон гулсалтын системийг идэвхжүүлж, SiC талст дахь эгзэгтэй босго хэмжээнээс давсан шилжилтийн стрессээс үүсдэг. BPD нь өсөлтийн чиглэлд перпендикуляр байдаг тул талст өсөлт ба хөргөлтийн үед ихэвчлэн үүсдэг. Дотоод стрессийг багасгах нь BPD нягтралыг мэдэгдэхүйц бууруулж чадна.

4. Уурын фазын найрлагын харьцааны хяналт

Уурын үе дэх нүүрстөрөгч-цахиурын харьцааг нэмэгдүүлэх нь нэг политипийн өсөлтийг дэмжих батлагдсан арга юм. Өндөр C/Si харьцаа нь макростеппийн бөөгнөрөлийг багасгаж, үрийн талстаас гадаргуугийн удамшлыг хадгалж, улмаар хүсээгүй политип үүсэхийг дарангуйлдаг.

5. Стресс багатай өсөлтийн арга

Кристал өсөлтийн үеийн стресс нь муруй торны хавтгай, хагарал, BPD-ийн нягтрал ихсэхэд хүргэдэг. Эдгээр согогууд нь эпитаксиаль давхаргад шилжиж, төхөөрөмжийн гүйцэтгэлд сөргөөр нөлөөлдөг.

Дотоод талст стрессийг бууруулах хэд хэдэн стратеги нь:

• Тэнцвэрийн ойролцоо өсөлтийг дэмжихийн тулд дулааны талбайн тархалт ба процессын параметрүүдийг тохируулах;

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

• Халаах явцад үр ба бал чулуу хоёрын хоорондох дулааны тэлэлтийн зөрүүг багасгахын тулд үр эзэмшигчийн тохиргоог сайжруулах, ихэвчлэн үр ба эзэмшигчийн хооронд 2 мм-ийн зай үлдээх;

• Хагалах процессыг боловсронгуй болгох, болорыг зууханд хөргөх, температур, үргэлжлэх хугацааг тохируулах, дотоод стрессийг бүрэн арилгах.

---

SiC Crystal Growth технологийн чиг хандлага

1. Том хэмжээний болор хэмжээ
SiC дан болор диаметр нь хэдхэн мм-ээс 6 инч, 8 инч, тэр ч байтугай 12 инчийн хавтан хүртэл нэмэгдсэн. Том ширхэгтэй хавтан нь өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжийн хэрэглээний шаардлагыг хангахын зэрэгцээ үйлдвэрлэлийн үр ашгийг нэмэгдүүлж, зардлыг бууруулдаг.

2. Дээд талст чанар
Өндөр чанартай SiC талстууд нь өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжүүдэд зайлшгүй шаардлагатай. Хэдийгээр мэдэгдэхүйц сайжирсан ч одоогийн талстууд нь микро хоолой, мултрал, хольц зэрэг согогтой хэвээр байгаа бөгөөд эдгээр нь бүгд төхөөрөмжийн гүйцэтгэл, найдвартай байдлыг доройтуулж болзошгүй юм.

3. Зардал бууруулах
SiC болор үйлдвэрлэл харьцангуй үнэтэй хэвээр байгаа нь өргөн хэрэглээг хязгаарладаг. Өсөлтийг оновчтой болгох, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх, түүхий эдийн зардлыг бууруулах замаар зардлыг бууруулах нь зах зээлийн хэрэглээг өргөжүүлэхэд маш чухал юм.

4. Ухаалаг үйлдвэрлэл
Хиймэл оюун ухаан, том өгөгдлийн технологийн дэвшлээр SiC болор өсөлт нь ухаалаг, автоматжуулсан процесс руу шилжиж байна. Мэдрэгч болон хяналтын системүүд нь өсөлтийн нөхцөлийг бодит цаг хугацаанд хянаж, тохируулж, үйл явцын тогтвортой байдал, урьдчилан таамаглах чадварыг сайжруулдаг. Өгөгдлийн аналитик нь процессын параметрүүд болон болор чанарыг улам оновчтой болгож чадна.

Өндөр чанартай SiC нэг талст өсөлтийн технологийг хөгжүүлэх нь хагас дамжуулагч материалын судалгааны гол чиглэл юм. Технологи хөгжихийн хэрээр болор ургуулах аргууд үргэлжлэн хөгжиж, сайжирч, өндөр температур, өндөр давтамж, өндөр хүчин чадалтай электрон төхөөрөмжүүдэд SiC-ийн хэрэглээг хангах бат бөх суурийг бий болгоно.