고품질의 실리콘 탄화물 (SiC) 단일 결정 생산의 주요 고려 사항

실리콘 탄화물 단일 결정 생산의 주요 방법은 물리적 증기 운송 (PVT), 최고 씨앗 솔루션 성장 (TSSG) 및 고온 화학 증기 퇴적 (HT-CVD) 이다.

그 중에서도PVT산업 생산에서 가장 널리 채택 된 방법이며, 비교적 간단한 장비 설정, 제어 용이성, 낮은 장비 및 운영 비용으로 인해 사용됩니다.

SiC 크리스탈 성장에 대한 PVT 방법의 기술적 하이라이트

PVT 방법을 사용하여 SiC 단일 크리스탈을 재배할 때 다음의 기술적 측면이 중요합니다.

• 그래피트 재료 의 순결성

열장에서 사용되는 그래피트는 엄격한 순수 요구 사항을 충족해야합니다. 그래피트 부품의 불순물 함량은 5 × 10-6 미만, 단열 필트는 10 × 10-6 미만해야합니다.특히, 보르 (B) 및 알루미늄 (Al) 함량은 0.1 × 10-6 이하여야합니다.- 네

• 올바른 씨앗 결정 극성 선택

실험에 따르면 C (0001) 면은 4H-SiC의 성장에 적합하며, Si (0001) 면은 6H-SiC의 성장에 사용됩니다.

• 원동축 외의 씨앗 결정의 사용

축 밖의 씨앗은 성장 대칭을 깨고 생성된 결정의 결함을 줄이는 데 도움이 됩니다.

• 고품질의 씨앗 결합 과정

씨앗 결정과 기질 사이의 신뢰할 수 있는 결합은 안정적인 성장을 위해 필수적입니다.

• 안정적 성장 인터페이스 유지

성장 주기에 걸쳐 균일한 품질을 보장하기 위해 결정 성장 인터페이스의 안정성을 유지하는 것이 중요합니다.

SiC 크리스탈 성장의 핵심 기술

• SiC 파우더의 도핑 기술

  시리움 (Ce) 과 실리콘 카바이드 분자를 도핑하면 단일 폴리 타입 4H-SiC의 안정적인 성장을 촉진합니다. 이 도핑 기술은:

   

  • 성장률을 높여

  • 크리스탈로그래픽 오리엔테이션을 향상시켜

  • 불순물의 통합 및 결함 형성을 억제합니다.

  • 고품질의 크리스탈의 생산량을 향상시킵니다.

  • 뒷면 부식 방지 및 단일 결정성을 높입니다.

• 축 및 방사선 온도 경사 조절

  축적 경사가 결정 형태와 성장 효율성에 크게 영향을 미칩니다. 너무 작은 경사는 다형 혼합과 증기 운송 감소로 이어질 수 있습니다.최적의 축적 및 방사선 경사가 빠른 지원을, 안정적인 결정 성장.

• 기초 평면 변동 (BPD) 통제

  BPD는 내부 절단 스트레스가 결정적 임계치를 초과할 때 발생하며, 일반적으로 성장과 냉각 중에 발생합니다. 이러한 스트레스를 관리하는 것이 BPD 결함을 최소화하는 열쇠입니다.

• 가스 단계 구성 비율 제어

  증기 단계에서 탄소와 실리콘 비율을 높이는 것은 단일 폴리 타입의 성장을 안정시키고 거시 단계 뭉치를 방지하여 폴리 타입 형성을 억제하는 데 도움이됩니다.

• 낮은 스트레스 로 결정 을 성장 시키는 기술

  내부 스트레스는 격자 왜곡, 크리스탈 균열 및 변질 밀도를 증가시킬 수 있으며, 이 모든 것은 크리스탈 품질과 하류 장치 성능을 저하시킬 수 있습니다.스트레스는:

   

  • 온도장 및 공정 최적화, 거의 평형성장을 위해

  • 크라이블 구조를 재설계하여 자유 결정 확장을 허용합니다.

  • 열 확장 불일치를 줄이기 위해 씨앗과 그래피트 홀더 사이에 2mm의 간격을 남겨서 씨앗 장착 방법을 개선합니다.

  • 잔류 스트레스를 방출하기 위해 온도와 기간을 신중하게 조정하여 온실 내 크리스탈을 반열시킵니다.

SiC 단일 크리스탈 성장 기술의 미래 트렌드

• 크기가 크다

  SiC 단일 결정의 지름은 몇 밀리미터에서 6인치, 8인치, 심지어 12인치 웨이퍼로 증가했습니다.그리고 고전력 장치의 필요를 충족시킵니다..

• 더 높은 결정 질

  현재의 결정은 크게 개선되었지만, 마이크로 파이프, 오작동 및 불순물과 같은 과제는 여전히 남아 있습니다. 이러한 결함을 제거하는 것은 더 높은 성능을 갖춘 장치를 달성하는 데 중요합니다.

• 비용 감축

  SiC 결정 성장의 높은 비용은 광범위한 채택에 대한 장벽입니다. 프로세스 최적화, 더 나은 자원 활용 및 저렴한 원료로 비용을 줄이는 것이 연구의 핵심 분야입니다.

- 네

• 지능형 제조

  인공지능과 빅데이터의 발전으로 지능형 결정의 성장이 도래하고 있습니다. 센서와 자동 제어 시스템은안정성 및 재생 가능성 향상데이터 분석은 생산성과 품질을 향상시키기 위해 프로세스를 더 정제 할 수 있습니다.