සිලිකන් කාබයිඩ් තනි ස්ඵටික වගා කිරීමේ ප්‍රධාන ක්‍රම අතරට භෞතික වාෂ්ප ප්‍රවාහනය (PVT), ඉහළ-බීජ ද්‍රාවණ වර්ධනය (TSSG) සහ ඉහළ-උෂ්ණත්ව රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (HT-CVD) ඇතුළත් වේ.

මේවා අතරින්, සාපේක්ෂව සරල උපකරණ සැකසුම, ක්‍රියාත්මක වීමේ සහ පාලනය කිරීමේ පහසුව සහ අඩු උපකරණ සහ මෙහෙයුම් පිරිවැය හේතුවෙන් PVT ක්‍රමය කාර්මික නිෂ්පාදනය සඳහා ප්‍රාථමික තාක්‍ෂණය බවට පත්ව ඇත.

---

PVT ක්‍රමය භාවිතා කරමින් SiC ස්ඵටික වර්ධනයේ ප්‍රධාන තාක්ෂණික කරුණු

PVT ක්‍රමය භාවිතයෙන් සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික වගා කිරීම සඳහා, තාක්ෂණික අංශ කිහිපයක් ප්‍රවේශමෙන් පාලනය කළ යුතුය:

1. තාප ක්ෂේත්‍රයේ මිනිරන් ද්‍රව්‍යවල සංශුද්ධතාවය
   ස්ඵටික වර්ධන තාප ක්ෂේත්‍රයේ භාවිතා කරන මිනිරන් ද්‍රව්‍ය දැඩි සංශුද්ධතා අවශ්‍යතා සපුරාලිය යුතුය. මිනිරන් සංරචකවල අපිරිසිදු අන්තර්ගතය 5×10⁻⁶ ට අඩු විය යුතු අතර, 10×10⁻⁶ ට අඩු පරිවාරක ෆෙල්ට් සඳහා. විශේෂයෙන්, බෝරෝන් (B) සහ ඇලුමිනියම් (Al) වල අන්තර්ගතය 0.1×10⁻⁶ ට අඩු විය යුතුය.

2. බීජ ස්ඵටිකයේ නිවැරදි ධ්‍රැවීයතාව
   ප්‍රායෝගික දත්තවලින් පෙනී යන්නේ C-face (0001) 4H-SiC ස්ඵටික වැඩීම සඳහා සුදුසු බවත්, Si-face (0001) 6H-SiC වර්ධනය සඳහා සුදුසු බවත්ය.

3. අක්ෂයෙන් පිටත බීජ ස්ඵටික භාවිතය
   අක්ෂයෙන් පිටත බීජ වලට වර්ධන සමමිතිය වෙනස් කිරීමට, ස්ඵටික දෝෂ අඩු කිරීමට සහ වඩා හොඳ ස්ඵටික ගුණාත්මකභාවය ප්‍රවර්ධනය කිරීමට හැකිය.

4. විශ්වාසදායක බීජ ස්ඵටික බන්ධන තාක්ෂණය
   වර්ධනය අතරතුර ස්ථායිතාව සඳහා බීජ ස්ඵටිකය සහ දරන්නා අතර නිසි බන්ධනය අත්‍යවශ්‍ය වේ.

5. වර්ධන අතුරුමුහුණතේ ස්ථායිතාව පවත්වා ගැනීම
   සම්පූර්ණ ස්ඵටික වර්ධන චක්‍රය තුළ, උසස් තත්ත්වයේ ස්ඵටික සංවර්ධනය සහතික කිරීම සඳහා වර්ධන අතුරුමුහුණත ස්ථායීව පැවතිය යුතුය.

 

---

SiC ස්ඵටික වර්ධනයේ මූලික තාක්ෂණයන්

1. SiC කුඩු සඳහා මාත්‍රණ තාක්ෂණය

සීරියම් (Ce) සමඟ SiC කුඩු මාත්‍රණය කිරීමෙන් 4H-SiC වැනි තනි බහු වර්ගයක වර්ධනය ස්ථාවර කළ හැකිය. Ce මාත්‍රණය කිරීමෙන් පහත සඳහන් දෑ කළ හැකි බව පුහුණුවීම්වලින් පෙන්වා දී ඇත:

• SiC ස්ඵටිකවල වර්ධන වේගය වැඩි කිරීම;

• වඩාත් ඒකාකාර සහ දිශානුගත වර්ධනයක් සඳහා ස්ඵටික දිශානතිය වැඩි දියුණු කිරීම;

• අපිරිසිදුකම් සහ අඩුපාඩු අඩු කිරීම;

• ස්ඵටිකයේ පිටුපස විඛාදනය මර්දනය කරන්න;

• තනි ස්ඵටික අස්වැන්න අනුපාතය වැඩි දියුණු කරන්න.

2. අක්ෂීය සහ රේඩියල් තාප අනුක්‍රමණ පාලනය කිරීම

අක්ෂීය උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණයන් ස්ඵටික බහුවර්ගයට සහ වර්ධන වේගයට බලපායි. ඉතා කුඩා අනුක්‍රමණයක් බහුවර්ගය ඇතුළත් කිරීම් වලට හේතු විය හැකි අතර වාෂ්ප අවධියේදී ද්‍රව්‍ය ප්‍රවාහනය අඩු කළ හැකිය. අක්ෂීය සහ රේඩියල් අනුක්‍රමණ දෙකම ප්‍රශස්ත කිරීම ස්ථාවර ගුණාත්මක භාවයකින් යුත් වේගවත් හා ස්ථාවර ස්ඵටික වර්ධනයක් සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.

3. බාසල් තල විස්ථාපනය (BPD) පාලන තාක්ෂණය

SiC ස්ඵටිකවල තීරණාත්මක සීමාව ඉක්මවා යන කැපුම් ආතතිය හේතුවෙන් BPDs ප්‍රධාන වශයෙන් සෑදෙන අතර, ස්ලිප් පද්ධති සක්‍රීය කරයි. BPDs වර්ධන දිශාවට ලම්බකව ඇති බැවින්, ඒවා සාමාන්‍යයෙන් ස්ඵටික වර්ධනය සහ සිසිලනය අතරතුර පැන නගී. අභ්‍යන්තර ආතතිය අවම කිරීමෙන් BPD ඝනත්වය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කළ හැකිය.

4. වාෂ්ප අවධි සංයුති අනුපාත පාලනය

වාෂ්ප අවධියේදී කාබන්-සිලිකන් අනුපාතය වැඩි කිරීම තනි පොලිටයිප් වර්ධනය ප්‍රවර්ධනය කිරීම සඳහා ඔප්පු කරන ලද ක්‍රමයකි. ඉහළ C/Si අනුපාතයක් සාර්ව පියවර පොකුර අඩු කරන අතර බීජ ස්ඵටිකයෙන් මතුපිට උරුමය රඳවා ගනී, එමඟින් අනවශ්‍ය පොලිටයිප් සෑදීම මර්දනය කරයි.

5. අඩු පීඩන වර්ධන ශිල්පීය ක්‍රම

ස්ඵටික වර්ධනයේදී ඇතිවන ආතතිය වක්‍ර දැලිස් තල, ඉරිතැලීම් සහ ඉහළ BPD ඝනත්වයන්ට හේතු විය හැක. මෙම දෝෂ එපිටැක්සියල් ස්ථර වලට මාරු විය හැකි අතර උපාංගයේ ක්‍රියාකාරිත්වයට අහිතකර ලෙස බලපායි.

අභ්‍යන්තර ස්ඵටික ආතතිය අඩු කිරීම සඳහා උපාය මාර්ග කිහිපයක් ඇතුළත් වේ:

• ආසන්න සමතුලිතතා වර්ධනය ප්‍රවර්ධනය කිරීම සඳහා තාප ක්ෂේත්‍ර ව්‍යාප්තිය සහ ක්‍රියාවලි පරාමිතීන් සකස් කිරීම;

• යාන්ත්‍රික බාධාවකින් තොරව ස්ඵටිකය නිදහසේ වර්ධනය වීමට ඉඩ සලසන පරිදි කබොල නිර්මාණය ප්‍රශස්ත කිරීම;

• රත් කිරීමේදී බීජය සහ මිනිරන් අතර තාප ප්‍රසාරණ නොගැලපීම අඩු කිරීම සඳහා බීජ රඳවන වින්‍යාසය වැඩිදියුණු කිරීම, බොහෝ විට බීජය සහ රඳවනය අතර 2 mm පරතරයක් තැබීමෙන්;

• ඇනීලිං ක්‍රියාවලීන් පිරිපහදු කිරීම, උදුන සමඟ ස්ඵටිකය සිසිල් වීමට ඉඩ සැලසීම සහ අභ්‍යන්තර ආතතිය සම්පූර්ණයෙන්ම සමනය කිරීම සඳහා උෂ්ණත්වය සහ කාලසීමාව සකස් කිරීම.

---

SiC ස්ඵටික වර්ධන තාක්ෂණයේ ප්‍රවණතා

1. විශාල ස්ඵටික ප්‍රමාණයන්
SiC තනි ස්ඵටික විෂ්කම්භයන් මිලිමීටර කිහිපයක සිට අඟල් 6, අඟල් 8 සහ අඟල් 12 වේෆර් දක්වා වැඩි වී ඇත. විශාල වේෆර් නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කරන අතර පිරිවැය අඩු කරන අතරම අධි බලැති උපාංග යෙදුම්වල ඉල්ලීම් සපුරාලයි.

2. ඉහළ ස්ඵටික ගුණාත්මකභාවය
ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත උපාංග සඳහා උසස් තත්ත්වයේ SiC ස්ඵටික අත්‍යවශ්‍ය වේ. සැලකිය යුතු වැඩිදියුණු කිරීම් තිබියදීත්, වත්මන් ස්ඵටික තවමත් ක්ෂුද්‍ර පයිප්ප, විස්ථාපනය සහ අපද්‍රව්‍ය වැනි දෝෂ පෙන්නුම් කරයි, මේ සියල්ල උපාංගයේ ක්‍රියාකාරිත්වය සහ විශ්වසනීයත්වය පිරිහීමට හේතු විය හැක.

3. පිරිවැය අඩු කිරීම
SiC ස්ඵටික නිෂ්පාදනය තවමත් සාපේක්ෂව මිල අධික වන අතර, පුළුල් ලෙස භාවිතා කිරීම සීමා කරයි. ප්‍රශස්ත වර්ධන ක්‍රියාවලීන්, නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීම සහ අමුද්‍රව්‍ය පිරිවැය අඩු කිරීම හරහා පිරිවැය අඩු කිරීම වෙළඳපල යෙදුම් පුළුල් කිරීම සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.

4. බුද්ධිමත් නිෂ්පාදනය
කෘතිම බුද්ධිය සහ විශාල දත්ත තාක්ෂණයන්හි දියුණුවත් සමඟ, SiC ස්ඵටික වර්ධනය බුද්ධිමත්, ස්වයංක්‍රීය ක්‍රියාවලීන් කරා ගමන් කරයි. සංවේදක සහ පාලන පද්ධතිවලට තත්‍ය කාලීනව වර්ධන තත්ත්වයන් නිරීක්ෂණය කර සකස් කළ හැකි අතර, ක්‍රියාවලි ස්ථායිතාව සහ පුරෝකථනය කිරීමේ හැකියාව වැඩි දියුණු කළ හැකිය. දත්ත විශ්ලේෂණ මඟින් ක්‍රියාවලි පරාමිතීන් සහ ස්ඵටික ගුණාත්මකභාවය තවදුරටත් ප්‍රශස්ත කළ හැකිය.

අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය පර්යේෂණයේ ප්‍රධාන අවධානය යොමු වන්නේ උසස් තත්ත්වයේ SiC තනි ස්ඵටික වර්ධන තාක්ෂණය සංවර්ධනය කිරීමයි. තාක්‍ෂණය දියුණු වන විට, ස්ඵටික වර්ධන ක්‍රම අඛණ්ඩව පරිණාමය වී වැඩිදියුණු වනු ඇත, ඉහළ උෂ්ණත්ව, අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධි බලැති ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල SiC යෙදුම් සඳහා ශක්තිමත් පදනමක් සපයයි.