ວິທີການຫຼັກສຳລັບການປູກຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບດ່ຽວປະກອບມີການຂົນສົ່ງໄອທາງກາຍະພາບ (PVT), ການເຕີບໂຕຂອງສານລະລາຍເທິງເມັດ (TSSG), ແລະ ການຕົກຕະກອນໄອທາງເຄມີທີ່ອຸນຫະພູມສູງ (HT-CVD).

ໃນບັນດາສິ່ງເຫຼົ່ານີ້, ວິທີການ PVT ໄດ້ກາຍເປັນເຕັກນິກຫຼັກສຳລັບການຜະລິດອຸດສາຫະກຳ ເນື່ອງຈາກການຕິດຕັ້ງອຸປະກອນທີ່ຂ້ອນຂ້າງງ່າຍດາຍ, ຄວາມສະດວກໃນການດຳເນີນງານ ແລະ ການຄວບຄຸມ, ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດຳເນີນງານ ແລະ ອຸປະກອນຕ່ຳ.

---

ຈຸດເຕັກນິກທີ່ສຳຄັນຂອງການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ SiC ໂດຍໃຊ້ວິທີ PVT

ເພື່ອປູກຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບໂດຍໃຊ້ວິທີ PVT, ຕ້ອງຄວບຄຸມດ້ານເຕັກນິກຫຼາຍຢ່າງຢ່າງລະມັດລະວັງ:

1. ຄວາມບໍລິສຸດຂອງວັດສະດຸ Graphite ໃນສະໜາມຄວາມຮ້ອນ
   ວັດສະດຸແກຣໄຟທ໌ທີ່ໃຊ້ໃນພາກສະໜາມຄວາມຮ້ອນການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກຕ້ອງຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຄວາມບໍລິສຸດທີ່ເຂັ້ມງວດ. ປະລິມານສິ່ງປົນເປື້ອນໃນອົງປະກອບແກຣໄຟທ໌ຄວນຈະຕ່ຳກວ່າ 5×10⁻⁶, ແລະ ສຳລັບຜ້າກັນຄວາມຮ້ອນຕ່ຳກວ່າ 10×10⁻⁶. ໂດຍສະເພາະ, ປະລິມານຂອງໂບຣອນ (B) ແລະ ອາລູມິນຽມ (Al) ແຕ່ລະອັນຕ້ອງຕ່ຳກວ່າ 0.1×10⁻⁶.

2. ຂົ້ວທີ່ຖືກຕ້ອງຂອງຜລຶກເມັດພັນ
   ຂໍ້ມູນຈາກປະສົບການສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໜ້າ C (0001) ເໝາະສົມສຳລັບການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ 4H-SiC, ໃນຂະນະທີ່ໜ້າ Si (0001) ເໝາະສົມສຳລັບການເຕີບໂຕຂອງ 6H-SiC.

3. ການນໍາໃຊ້ຜລຶກເມັດພັນນອກແກນ
   ແກ່ນນອກແກນສາມາດປ່ຽນແປງຄວາມສົມມາດຂອງການຈະເລີນເຕີບໂຕ, ຫຼຸດຜ່ອນຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຜລຶກ, ແລະສົ່ງເສີມຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກທີ່ດີຂຶ້ນ.

4. ເຕັກນິກການຜູກມັດຂອງເມັດພັນທີ່ໜ້າເຊື່ອຖືໄດ້
   ການຜູກມັດທີ່ເໝາະສົມລະຫວ່າງຜລຶກເມັດພັນ ແລະ ຜູ້ຖືແມ່ນສິ່ງຈຳເປັນສຳລັບຄວາມໝັ້ນຄົງໃນລະຫວ່າງການເຕີບໃຫຍ່.

5. ການຮັກສາສະຖຽນລະພາບຂອງການໂຕ້ຕອບການເຕີບໂຕ
   ໃນລະຫວ່າງວົງຈອນການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກທັງໝົດ, ການໂຕ້ຕອບຂອງການເຕີບໂຕຕ້ອງຄົງທີ່ເພື່ອຮັບປະກັນການພັດທະນາຜລຶກທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ.

 

---

ເຕັກໂນໂລຊີຫຼັກໃນການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ SiC

1. ເຕັກໂນໂລຊີການເສີມສຳລັບຜົງ SiC

ການເສີມຜົງ SiC ດ້ວຍຊີຣຽມ (Ce) ສາມາດຮັກສາການເຕີບໂຕຂອງໂພລີໄທບ໌ດຽວເຊັ່ນ 4H-SiC ໃຫ້ໝັ້ນຄົງ. ການປະຕິບັດໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການເສີມ Ce ສາມາດ:

• ເພີ່ມອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ SiC;

• ປັບປຸງທິດທາງຂອງຜລຶກເພື່ອໃຫ້ການເຕີບໂຕເປັນເອກະພາບ ແລະ ມີທິດທາງຫຼາຍຂຶ້ນ;

• ຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງປົນເປື້ອນ ແລະ ຂໍ້ບົກຜ່ອງ;

• ສະກັດກັ້ນການກັດກ່ອນດ້ານຫຼັງຂອງຜລຶກ;

• ເສີມຂະຫຍາຍອັດຕາຜົນຜະລິດຂອງຜລຶກດຽວ.

2. ການຄວບຄຸມການຜັນປ່ຽນຄວາມຮ້ອນແບບ Axial ແລະ Radial

ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມຕາມແກນມີຜົນກະທົບຕໍ່ຮູບແບບຜລຶກ ແລະ ອັດຕາການເຕີບໂຕ. ການປ່ຽນແປງທີ່ນ້ອຍເກີນໄປສາມາດນໍາໄປສູ່ການລວມຕົວຂອງຮູບແບບຜລຶກ ແລະ ການຫຼຸດຜ່ອນການຂົນສົ່ງວັດສະດຸໃນໄລຍະໄອ. ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງການປ່ຽນແປງທັງແບບແກນ ແລະ ແບບລັດສະໝີແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍສໍາລັບການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກທີ່ໄວ ແລະ ໝັ້ນຄົງດ້ວຍຄຸນນະພາບທີ່ສອດຄ່ອງ.

3. ເທັກໂນໂລຢີການຄວບຄຸມການເຄື່ອນທີ່ຂອງກະດູກພື້ນຖານ (BPD)

BPD ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນເກີດຈາກຄວາມກົດດັນຂອງແຮງຕັດເກີນຂອບເຂດວິກິດໃນຜລຶກ SiC, ເຊິ່ງກະຕຸ້ນລະບົບການເລື່ອນ. ເນື່ອງຈາກວ່າ BPD ຕັ້ງຢູ່ຕັ້ງສາກກັບທິດທາງການເຕີບໂຕ, ພວກມັນມັກຈະເກີດຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການເຕີບໃຫຍ່ ແລະ ການເຮັດໃຫ້ຜລຶກເຢັນລົງ. ການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນພາຍໃນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມໜາແໜ້ນຂອງ BPD ໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

4. ການຄວບຄຸມອັດຕາສ່ວນສ່ວນປະກອບຂອງໄລຍະໄອນ້ຳ

ການເພີ່ມອັດຕາສ່ວນຄາບອນຕໍ່ຊິລິກອນໃນໄລຍະໄອນ້ຳແມ່ນວິທີການທີ່ໄດ້ຮັບການພິສູດແລ້ວສຳລັບການສົ່ງເສີມການເຕີບໂຕຂອງໂພລີໄທບ໌ດ່ຽວ. ອັດຕາສ່ວນ C/Si ສູງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການເຕົ້າໂຮມຂອງມະຫາພາກ ແລະ ຮັກສາການສືບທອດພື້ນຜິວຈາກຜລຶກເມັດພັນ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສະກັດກັ້ນການສ້າງໂພລີໄທບ໌ທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ.

5. ເຕັກນິກການເຕີບໂຕທີ່ມີຄວາມຕຶງຄຽດຕ່ຳ

ຄວາມຕຶງຄຽດໃນລະຫວ່າງການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຜລຶກອາດຈະນໍາໄປສູ່ການໂຄ້ງຂອງລະບຽງໂຄງຮ່າງ, ຮອຍແຕກ, ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງ BPD ທີ່ສູງຂຶ້ນ. ຂໍ້ບົກຜ່ອງເຫຼົ່ານີ້ສາມາດແຜ່ລາມໄປສູ່ຊັ້ນ epitaxial ແລະ ສົ່ງຜົນກະທົບທາງລົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນ.

ຍຸດທະສາດຫຼາຍຢ່າງເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນພາຍໃນຂອງຜລຶກລວມມີ:

• ການປັບຕົວການແຈກຢາຍພາກສະໜາມຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຕົວກໍານົດການຂະບວນການເພື່ອສົ່ງເສີມການເຕີບໂຕທີ່ໃກ້ຄຽງກັບຄວາມສົມດຸນ;

• ການເພີ່ມປະສິດທິພາບການອອກແບບ crucible ເພື່ອໃຫ້ crystal ສາມາດເຕີບໂຕໄດ້ຢ່າງອິດສະຫຼະໂດຍບໍ່ມີຂໍ້ຈໍາກັດທາງກົນຈັກ;

• ການປັບປຸງການຕັ້ງຄ່າຂອງບ່ອນວາງແກ່ນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມບໍ່ກົງກັນຂອງການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງແກ່ນ ແລະ ແກຣໄຟໃນລະຫວ່າງການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ, ໂດຍມັກຈະປະໄວ້ຊ່ອງຫວ່າງ 2 ມມ ລະຫວ່າງແກ່ນ ແລະ ບ່ອນວາງແກ່ນ;

• ຂະບວນການຫລອມໂລຫະໃຫ້ບໍລິສຸດ, ຊ່ວຍໃຫ້ຜລຶກເຢັນລົງພ້ອມກັບເຕົາໄຟ, ແລະ ປັບອຸນຫະພູມ ແລະ ໄລຍະເວລາເພື່ອບັນເທົາຄວາມກົດດັນພາຍໃນໄດ້ຢ່າງເຕັມທີ່.

---

ແນວໂນ້ມໃນເຕັກໂນໂລຊີການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ SiC

1. ຂະໜາດຜລຶກໃຫຍ່ກວ່າ
ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຜລຶກດຽວ SiC ໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຈາກພຽງແຕ່ສອງສາມມິນລີແມັດເປັນເວເຟີ 6 ນິ້ວ, 8 ນິ້ວ, ແລະແມ້ກະທັ້ງ 12 ນິ້ວ. ເວເຟີຂະໜາດໃຫຍ່ກວ່າຊ່ວຍເພີ່ມປະສິດທິພາບການຜະລິດ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຕົ້ນທຶນ, ພ້ອມທັງຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການນຳໃຊ້ອຸປະກອນພະລັງງານສູງ.

2. ຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກທີ່ສູງຂຶ້ນ
ຜລຶກ SiC ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງແມ່ນສິ່ງຈຳເປັນສຳລັບອຸປະກອນທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ເຖິງວ່າຈະມີການປັບປຸງທີ່ສຳຄັນ, ແຕ່ຜລຶກໃນປະຈຸບັນຍັງມີຂໍ້ບົກຜ່ອງເຊັ່ນ: ທໍ່ນ້ອຍໆ, ການເຄື່ອນທີ່, ແລະ ສິ່ງເຈືອປົນ, ເຊິ່ງທັງໝົດນີ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບ ແລະ ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືຂອງອຸປະກອນຫຼຸດລົງ.

3. ການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ
ການຜະລິດຜລຶກ SiC ຍັງມີລາຄາແພງ, ເຊິ່ງຈຳກັດການນຳໃຊ້ທີ່ກວ້າງຂວາງ. ການຫຼຸດຜ່ອນຕົ້ນທຶນຜ່ານຂະບວນການເຕີບໂຕທີ່ດີທີ່ສຸດ, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບການຜະລິດ, ແລະ ການຫຼຸດຜ່ອນຕົ້ນທຶນວັດຖຸດິບແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບການຂະຫຍາຍການນຳໃຊ້ໃນຕະຫຼາດ.

4. ການຜະລິດທີ່ສະຫຼາດ
ດ້ວຍຄວາມກ້າວໜ້າທາງດ້ານປັນຍາປະດິດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີຂໍ້ມູນຂະໜາດໃຫຍ່, ການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ SiC ກຳລັງກ້າວໄປສູ່ຂະບວນການອັດຕະໂນມັດທີ່ສະຫຼາດ. ເຊັນເຊີ ແລະ ລະບົບຄວບຄຸມສາມາດຕິດຕາມກວດກາ ແລະ ປັບສະພາບການເຕີບໂຕໄດ້ແບບເວລາຈິງ, ປັບປຸງຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງຂະບວນການ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຄາດເດົາໄດ້. ການວິເຄາະຂໍ້ມູນສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຕົວກໍານົດການຂະບວນການ ແລະ ຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກໄດ້ຕື່ມອີກ.

ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກດຽວ SiC ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງແມ່ນຈຸດສຸມຫຼັກໃນການຄົ້ນຄວ້າວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳ. ເມື່ອເຕັກໂນໂລຊີກ້າວໜ້າ, ວິທີການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກຈະສືບຕໍ່ພັດທະນາ ແລະ ປັບປຸງ, ເຊິ່ງເປັນພື້ນຖານທີ່ແຂງແກ່ນສຳລັບການນຳໃຊ້ SiC ໃນອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ, ຄວາມຖີ່ສູງ ແລະ ພະລັງງານສູງ.