సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ స్ఫటికాలను పెంచడానికి ప్రధాన పద్ధతుల్లో ఫిజికల్ వేపర్ ట్రాన్స్‌పోర్ట్ (PVT), టాప్-సీడెడ్ సొల్యూషన్ గ్రోత్ (TSSG) మరియు హై-టెంపరేచర్ కెమికల్ వేపర్ డిపాజిషన్ (HT-CVD) ఉన్నాయి.

వీటిలో, PVT పద్ధతి దాని సరళమైన పరికరాల సెటప్, ఆపరేషన్ మరియు నియంత్రణ సౌలభ్యం మరియు తక్కువ పరికరాలు మరియు నిర్వహణ ఖర్చుల కారణంగా పారిశ్రామిక ఉత్పత్తికి ప్రాథమిక సాంకేతికతగా మారింది.

---

PVT పద్ధతిని ఉపయోగించి SiC క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క కీలక సాంకేతిక అంశాలు

PVT పద్ధతిని ఉపయోగించి సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాలను పెంచడానికి, అనేక సాంకేతిక అంశాలను జాగ్రత్తగా నియంత్రించాలి:

1. ఉష్ణ క్షేత్రంలో గ్రాఫైట్ పదార్థాల స్వచ్ఛత
   క్రిస్టల్ గ్రోత్ థర్మల్ ఫీల్డ్‌లో ఉపయోగించే గ్రాఫైట్ పదార్థాలు కఠినమైన స్వచ్ఛత అవసరాలను తీర్చాలి. గ్రాఫైట్ భాగాలలో అశుద్ధత కంటెంట్ 5×10⁻⁶ కంటే తక్కువగా ఉండాలి మరియు ఇన్సులేషన్ ఫెల్ట్‌లకు 10×10⁻⁶ కంటే తక్కువగా ఉండాలి. ప్రత్యేకంగా, బోరాన్ (B) మరియు అల్యూమినియం (Al) యొక్క కంటెంట్‌లు ఒక్కొక్కటి 0.1×10⁻⁶ కంటే తక్కువగా ఉండాలి.

2. విత్తన స్ఫటికం యొక్క సరైన ధ్రువణత
   అనుభావిక డేటా ప్రకారం C-ముఖం (0001) 4H-SiC స్ఫటికాలను పెంచడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది, అయితే Si-ముఖం (0001) 6H-SiC పెరుగుదలకు తగినది.

3. ఆఫ్-యాక్సిస్ సీడ్ క్రిస్టల్స్ వాడకం
   ఆఫ్-యాక్సిస్ విత్తనాలు పెరుగుదల సమరూపతను మార్చగలవు, స్ఫటిక లోపాలను తగ్గించగలవు మరియు మెరుగైన స్ఫటిక నాణ్యతను ప్రోత్సహిస్తాయి.

4. నమ్మదగిన విత్తన స్ఫటిక బంధన సాంకేతికత
   పెరుగుదల సమయంలో స్థిరత్వానికి విత్తన స్ఫటికం మరియు హోల్డర్ మధ్య సరైన బంధం చాలా అవసరం.

5. గ్రోత్ ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించడం
   మొత్తం క్రిస్టల్ వృద్ధి చక్రంలో, అధిక-నాణ్యత క్రిస్టల్ అభివృద్ధిని నిర్ధారించడానికి వృద్ధి ఇంటర్‌ఫేస్ స్థిరంగా ఉండాలి.

 

---

SiC క్రిస్టల్ గ్రోత్‌లో కోర్ టెక్నాలజీస్

1. SiC పౌడర్ కోసం డోపింగ్ టెక్నాలజీ

సిరియం (Ce) తో SiC పౌడర్ డోపింగ్ చేయడం వలన 4H-SiC వంటి ఒకే పాలీటైప్ పెరుగుదల స్థిరీకరించబడుతుంది. Ce డోపింగ్ చేయగలదని అభ్యాసం చూపించింది:

• SiC స్ఫటికాల వృద్ధి రేటును పెంచండి;

• మరింత ఏకరీతి మరియు దిశాత్మక పెరుగుదల కోసం క్రిస్టల్ విన్యాసాన్ని మెరుగుపరచండి;

• మలినాలను మరియు లోపాలను తగ్గించండి;

• క్రిస్టల్ వెనుక వైపు తుప్పును అణిచివేస్తుంది;

• ఏక స్ఫటిక దిగుబడి రేటును పెంచండి.

2. అక్షసంబంధ మరియు రేడియల్ థర్మల్ ప్రవణతల నియంత్రణ

అక్షసంబంధ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతలు క్రిస్టల్ పాలీటైప్ మరియు వృద్ధి రేటును ప్రభావితం చేస్తాయి. చాలా తక్కువగా ఉన్న ప్రవణత ఆవిరి దశలో పాలీటైప్ చేరికలకు మరియు తగ్గిన పదార్థ రవాణాకు దారితీస్తుంది. స్థిరమైన నాణ్యతతో వేగవంతమైన మరియు స్థిరమైన క్రిస్టల్ పెరుగుదలకు అక్షసంబంధ మరియు రేడియల్ ప్రవణతలు రెండింటినీ ఆప్టిమైజ్ చేయడం చాలా ముఖ్యం.

3. బేసల్ ప్లేన్ డిస్లోకేషన్ (BPD) కంట్రోల్ టెక్నాలజీ

SiC స్ఫటికాలలో షీర్ స్ట్రెస్ క్రిటికల్ థ్రెషోల్డ్‌ను మించిపోవడం వల్ల BPDలు ప్రధానంగా ఏర్పడతాయి, స్లిప్ సిస్టమ్‌లను సక్రియం చేస్తాయి. BPDలు పెరుగుదల దిశకు లంబంగా ఉంటాయి కాబట్టి, అవి సాధారణంగా స్ఫటిక పెరుగుదల మరియు శీతలీకరణ సమయంలో ఉత్పన్నమవుతాయి. అంతర్గత ఒత్తిడిని తగ్గించడం వలన BPD సాంద్రత గణనీయంగా తగ్గుతుంది.

4. ఆవిరి దశ కూర్పు నిష్పత్తి నియంత్రణ

ఆవిరి దశలో కార్బన్-టు-సిలికాన్ నిష్పత్తిని పెంచడం అనేది సింగిల్ పాలిటైప్ పెరుగుదలను ప్రోత్సహించడానికి నిరూపితమైన పద్ధతి. అధిక C/Si నిష్పత్తి మాక్రోస్టెప్ బంచింగ్‌ను తగ్గిస్తుంది మరియు విత్తన క్రిస్టల్ నుండి ఉపరితల వారసత్వాన్ని నిలుపుకుంటుంది, తద్వారా అవాంఛిత పాలిటైప్‌ల ఏర్పాటును అణిచివేస్తుంది.

5. తక్కువ ఒత్తిడి పెరుగుదల పద్ధతులు

స్ఫటిక పెరుగుదల సమయంలో ఒత్తిడి వక్ర జాలక తలాలు, పగుళ్లు మరియు అధిక BPD సాంద్రతలకు దారితీయవచ్చు. ఈ లోపాలు ఎపిటాక్సియల్ పొరలలోకి వెళ్లి పరికర పనితీరును ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తాయి.

అంతర్గత క్రిస్టల్ ఒత్తిడిని తగ్గించడానికి అనేక వ్యూహాలు:

• దాదాపు సమతౌల్య వృద్ధిని ప్రోత్సహించడానికి ఉష్ణ క్షేత్ర పంపిణీ మరియు ప్రక్రియ పారామితులను సర్దుబాటు చేయడం;

• యాంత్రిక అడ్డంకులు లేకుండా క్రిస్టల్ స్వేచ్ఛగా పెరిగేలా క్రూసిబుల్ డిజైన్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేయడం;

• వేడి చేసేటప్పుడు విత్తనం మరియు గ్రాఫైట్ మధ్య ఉష్ణ విస్తరణ అసమతుల్యతను తగ్గించడానికి విత్తన హోల్డర్ ఆకృతీకరణను మెరుగుపరచడం, తరచుగా విత్తనం మరియు హోల్డర్ మధ్య 2 మి.మీ. అంతరం ఉంచడం ద్వారా;

• ఎనియలింగ్ ప్రక్రియలను శుద్ధి చేయడం, క్రిస్టల్‌ను కొలిమితో చల్లబరచడానికి అనుమతించడం మరియు అంతర్గత ఒత్తిడిని పూర్తిగా తగ్గించడానికి ఉష్ణోగ్రత మరియు వ్యవధిని సర్దుబాటు చేయడం.

---

SiC క్రిస్టల్ గ్రోత్ టెక్నాలజీలో ట్రెండ్‌లు

1. పెద్ద క్రిస్టల్ పరిమాణాలు
SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ వ్యాసం కొన్ని మిల్లీమీటర్ల నుండి 6-అంగుళాలు, 8-అంగుళాలు మరియు 12-అంగుళాల వేఫర్‌లకు కూడా పెరిగింది. పెద్ద వేఫర్‌లు ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని పెంచుతాయి మరియు ఖర్చులను తగ్గిస్తాయి, అదే సమయంలో అధిక-శక్తి పరికర అనువర్తనాల డిమాండ్‌లను తీరుస్తాయి.

2. అధిక క్రిస్టల్ నాణ్యత
అధిక-నాణ్యత గల SiC స్ఫటికాలు అధిక-పనితీరు గల పరికరాలకు చాలా అవసరం. గణనీయమైన మెరుగుదలలు ఉన్నప్పటికీ, ప్రస్తుత స్ఫటికాలు ఇప్పటికీ మైక్రోపైప్‌లు, డిస్‌లోకేషన్‌లు మరియు మలినాలను ప్రదర్శిస్తాయి, ఇవన్నీ పరికర పనితీరు మరియు విశ్వసనీయతను దిగజార్చగలవు.

3. ఖర్చు తగ్గింపు
SiC క్రిస్టల్ ఉత్పత్తి ఇప్పటికీ సాపేక్షంగా ఖరీదైనది, విస్తృత స్వీకరణను పరిమితం చేస్తుంది. ఆప్టిమైజ్ చేసిన వృద్ధి ప్రక్రియల ద్వారా ఖర్చులను తగ్గించడం, ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని పెంచడం మరియు ముడి పదార్థాల ఖర్చులను తగ్గించడం మార్కెట్ అనువర్తనాలను విస్తరించడానికి చాలా కీలకం.

4. తెలివైన తయారీ
కృత్రిమ మేధస్సు మరియు బిగ్ డేటా టెక్నాలజీలలో పురోగతితో, SiC క్రిస్టల్ పెరుగుదల తెలివైన, ఆటోమేటెడ్ ప్రక్రియల వైపు కదులుతోంది. సెన్సార్లు మరియు నియంత్రణ వ్యవస్థలు నిజ సమయంలో వృద్ధి పరిస్థితులను పర్యవేక్షించగలవు మరియు సర్దుబాటు చేయగలవు, ప్రక్రియ స్థిరత్వం మరియు అంచనా వేయడాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి. డేటా విశ్లేషణలు ప్రక్రియ పారామితులు మరియు క్రిస్టల్ నాణ్యతను మరింత ఆప్టిమైజ్ చేయగలవు.

సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్స్ పరిశోధనలో అధిక-నాణ్యత గల SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి ఒక ప్రధాన దృష్టి. సాంకేతికత అభివృద్ధి చెందుతున్న కొద్దీ, క్రిస్టల్ గ్రోత్ పద్ధతులు అభివృద్ధి చెందడం మరియు మెరుగుపరచడం కొనసాగుతాయి, అధిక-ఉష్ణోగ్రత, అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు అధిక-శక్తి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో SiC అప్లికేషన్‌లకు బలమైన పునాదిని అందిస్తాయి.