Ang mga nag-unang pamaagi sa pagpatubo sa silicon carbide single crystals naglakip sa Physical Vapor Transport (PVT), Top-Seeded Solution Growth (TSSG), ug High-Temperature Chemical Vapor Deposition (HT-CVD).

Lakip niini, ang pamaagi sa PVT nahimong panguna nga teknik alang sa produksiyon sa industriya tungod sa medyo yano nga pag-setup sa kagamitan, kadali sa operasyon ug pagkontrol, ug mubu nga kagamitan ug gasto sa operasyon.

---

Pangunang Teknikal nga mga Punto sa SiC Crystal Growth Gamit ang PVT Method

Aron motubo ang mga kristal nga silicon carbide gamit ang pamaagi sa PVT, daghang mga teknikal nga aspeto ang kinahanglan nga kontrolon pag-ayo:

1. Kaputli sa Graphite Materials sa Thermal Field
   Ang mga graphite nga materyales nga gigamit sa kristal nga pagtubo sa thermal field kinahanglan nga makatagbo sa higpit nga mga kinahanglanon sa kaputli. Ang kahugawan sulod sa graphite nga mga sangkap kinahanglan nga ubos sa 5 × 10⁻⁶, ug alang sa insulasyon felts ubos sa 10 × 10⁻⁶. Sa partikular, ang sulod sa boron (B) ug aluminum (Al) kinahanglang ubos sa 0.1×10⁻⁶.

2. Husto nga Polarity sa Seed Crystal
   Ang empirical data nagpakita nga ang C-nawong (0001) angay alang sa pagtubo sa 4H-SiC kristal, samtang ang Si-nawong (0001) mao ang angay alang sa 6H-SiC pagtubo.

3. Paggamit sa Off-Axis Seed Crystals
   Ang mga liso sa off-axis mahimong makausab sa simetriya sa pagtubo, makapamenos sa mga depekto sa kristal, ug makapauswag sa mas maayo nga kalidad sa kristal.

4. Kasaligang Seed Crystal Bonding Technique
   Ang husto nga pagdugtong tali sa kristal nga binhi ug sa tighupot kinahanglanon alang sa kalig-on sa panahon sa pagtubo.

5. Pagmentinar sa Kalig-on sa Interface sa Pagtubo
   Atol sa tibuuk nga siklo sa pagtubo sa kristal, ang interface sa pagtubo kinahanglan magpabilin nga lig-on aron masiguro ang taas nga kalidad nga pag-uswag sa kristal.

 

---

Mga Core nga Teknolohiya sa SiC Crystal Growth

1. Teknolohiya sa Doping alang sa SiC Powder

Ang doping SiC powder nga adunay cerium (Ce) makapalig-on sa pagtubo sa usa ka polytype sama sa 4H-SiC. Gipakita sa praktis nga ang Ce doping mahimo:

• Dugangi ang pagtubo rate sa SiC kristal;

• Pauswaga ang kristal nga oryentasyon para sa mas uniporme ug direksyon nga pagtubo;

• Pagpakunhod sa mga hugaw ug mga depekto;

• Pugngi ang backside corrosion sa kristal;

• Pauswaga ang single crystal yield rate.

2. Pagkontrol sa Axial ug Radial Thermal Gradients

Axial temperatura gradients epekto sa kristal polytype ug pagtubo rate. Ang usa ka gradient nga gamay ra kaayo mahimong mosangpot sa polytype inclusions ug pagkunhod sa materyal nga transportasyon sa vapor phase. Ang pag-optimize sa parehas nga axial ug radial gradients hinungdanon alang sa paspas ug lig-on nga pagtubo sa kristal nga adunay makanunayon nga kalidad.

3. Teknolohiya sa Pagkontrol sa Basal Plane Dislocation (BPD).

Ang mga BPD nag-una tungod sa paggunting sa stress nga milapas sa kritikal nga threshold sa mga kristal sa SiC, nga nagpalihok sa mga sistema sa slip. Ingon nga ang mga BPD tul-id sa direksyon sa pagtubo, kasagaran kini motungha sa panahon sa pagtubo ug pagpabugnaw sa kristal. Ang pagpamenos sa internal nga tensiyon makapakunhod pag-ayo sa densidad sa BPD.

4. Pagkontrol sa Ratio sa Komposisyon sa Singaw Phase

Ang pagdugang sa ratio sa carbon-to-silicon sa vapor phase usa ka napamatud-an nga pamaagi alang sa pagpauswag sa us aka polytype nga pagtubo. Ang usa ka taas nga ratio sa C / Si nagpamenos sa macrostep nga paghugpong ug nagpabilin ang kabilin sa nawong gikan sa kristal nga binhi, sa ingon nagpugong sa pagporma sa dili gusto nga mga polytypes.

5. Mga Teknik sa Pagtubo nga Ubos-Stress

Ang stress sa panahon sa pagtubo sa kristal mahimong mosangpot sa mga curved lattice planes, mga liki, ug mas taas nga densidad sa BPD. Kini nga mga depekto mahimong madala sa mga epitaxial layer ug negatibo nga makaapekto sa pasundayag sa aparato.

Pipila ka mga estratehiya sa pagpakunhod sa internal nga kristal nga stress naglakip sa:

• Pag-adjust sa pag-apod-apod sa thermal field ug mga parameter sa proseso aron mapalambo ang pagtubo sa duol nga balanse;

• Pag-optimize sa disenyo sa crucible aron tugutan ang kristal nga motubo nga gawasnon nga walay mekanikal nga pagpugong;

• Pagpauswag sa configuration sa seed holder aron makunhuran ang thermal expansion mismatch tali sa liso ug graphite atol sa pagpainit, kasagaran pinaagi sa pagbilin ug 2 mm nga gintang tali sa liso ug holder;

• Pagdalisay sa mga proseso sa annealing, pagtugot sa kristal nga mobugnaw sa hudno, ug pag-adjust sa temperatura ug gidugayon aron hingpit nga mahupay ang internal nga stress.

---

Mga uso sa SiC Crystal Growth Technology

1. Mas Dako nga Crystal Size
Ang SiC single crystal diametro miuswag gikan sa pipila lang ka milimetro ngadto sa 6 ka pulgada, 8 ka pulgada, ug bisan ang 12 ka pulgada nga mga wafer. Ang mas dagkong mga wafer makapausbaw sa kahusayan sa produksiyon ug makapamenos sa mga gasto, samtang nagtagbo sa mga panginahanglan sa mga aplikasyon sa high-power device.

2. Mas Taas nga Kristal nga Kalidad
Ang taas nga kalidad nga mga kristal nga SiC hinungdanon alang sa mga aparato nga adunay taas nga performance. Bisan pa sa mahinungdanon nga mga pag-uswag, ang kasamtangan nga mga kristal nagpakita gihapon og mga depekto sama sa micropipe, dislokasyon, ug mga hugaw, nga ang tanan makadaut sa performance ug kasaligan sa device.

3. Pagkunhod sa Gasto
Ang produksiyon sa SiC nga kristal medyo mahal pa, nga naglimite sa mas lapad nga pagsagop. Ang pagkunhod sa mga gasto pinaagi sa na-optimize nga mga proseso sa pagtubo, pagdugang sa kahusayan sa produksiyon, ug pagpaubos sa mga gasto sa hilaw nga materyal hinungdanon alang sa pagpalapad sa mga aplikasyon sa merkado.

4. Intelligent nga Paggama
Uban sa mga pag-uswag sa artipisyal nga paniktik ug dagkong mga teknolohiya sa datos, ang pagtubo sa kristal sa SiC nagpadulong ngadto sa intelihente, awtomatiko nga mga proseso. Ang mga sensor ug mga sistema sa pagkontrol mahimong mag-monitor ug mag-adjust sa mga kondisyon sa pagtubo sa tinuud nga oras, pagpaayo sa kalig-on sa proseso ug pagkatagna. Ang data analytics mahimo pa nga ma-optimize ang mga parameter sa proseso ug kalidad sa kristal.

Ang pag-uswag sa taas nga kalidad nga teknolohiya sa pagtubo sa usa ka kristal nga SiC usa ka panguna nga pokus sa panukiduki sa mga materyales sa semiconductor. Samtang nag-uswag ang teknolohiya, ang mga pamaagi sa pagtubo sa kristal magpadayon sa pag-uswag ug pag-uswag, nga naghatag usa ka lig-on nga pundasyon alang sa mga aplikasyon sa SiC sa taas nga temperatura, taas nga frequency, ug taas nga gahum nga mga elektronik nga aparato.