З моманту свайго адкрыцця карбід крэмнію прыцягнуў шырокую ўвагу. Карбід крэмнію складаецца з паловы атамаў Si і паловы атамаў С, якія злучаны кавалентнымі сувязямі праз электронныя пары, якія маюць агульныя гібрыдныя арбіталі sp3. У асноўнай структурнай адзінцы яго монакрышталя чатыры атама Si размешчаны ў правільнай чатырохграннай структуры, а атам C знаходзіцца ў цэнтры правільнага тэтраэдра. І наадварот, атам Si таксама можна разглядаць як цэнтр тэтраэдра, утвараючы такім чынам SiC4 або CSi4. Тэтраэдрычная структура. Кавалентная сувязь у SiC вельмі іённая, а энергія сувязі крэмній-вуглярод вельмі высокая, каля 4,47 эВ. З-за нізкай энергіі дэфекту кладкі крышталі карбіду крэмнію лёгка ўтвараюць розныя палітыпы ў працэсе росту. Вядома больш за 200 політыпаў, якія можна падзяліць на тры асноўныя катэгорыі: кубічныя, шасцікутныя і трыганальныя.
У цяперашні час асноўныя метады вырошчвання крышталяў SiC ўключаюць фізічны метад пераносу пары (метад PVT), высокатэмпературнае хімічнае асаджэнне з пара (метад HTCVD), метад вадкай фазы і г. д. Сярод іх метад PVT з'яўляецца больш сталым і больш прыдатным для прамысловасці масавая вытворчасць.
Так званы метад PVT адносіцца да размяшчэння затравочных крышталяў SiC на верхняй частцы тыгля і размяшчэння парашка SiC у якасці сыравіны на дне тыгля. У замкнёным асяроддзі высокай тэмпературы і нізкага ціску парашок SiC сублімуецца і рухаецца ўверх пад дзеяннем тэмпературнага градыенту і розніцы канцэнтрацый. Метад яго транспарціроўкі да затравочнага крышталя і наступнай яго перакрышталізацыі пасля дасягнення перанасычанага стану. Гэты метад можа дасягнуць кантраляванага росту памеру крышталя SiC і пэўных формаў крышталя.
Аднак выкарыстанне метаду PVT для вырошчвання крышталяў SiC патрабуе пастаяннага падтрымання адпаведных умоў росту падчас працяглага працэсу росту, у адваротным выпадку гэта прывядзе да беспарадку рашоткі, што паўплывае на якасць крышталя. Аднак рост крышталяў SiC завяршаецца ў замкнёнай прасторы. Ёсць некалькі эфектыўных метадаў маніторынгу і шмат зменных, таму кіраванне працэсам складана.
У працэсе вырошчвання крышталяў SiC метадам PVT асноўным механізмам стабільнага росту монакрысталічнай формы лічыцца рэжым росту патоку (Step Flow Growth).
Выпараныя атамы Si і атамы C будуць пераважна злучацца з атамамі паверхні крышталя ў кропцы пералому, дзе яны будуць зараджацца і расці, у выніку чаго кожны крок будзе ісці наперад паралельна. Калі шырыня кроку на паверхні крышталя значна перавышае даўжыню свабоднага прабегу адатамаў пры дыфузіі, вялікая колькасць адатамаў можа агламеравацца, і ўтвораны двухмерны астраўковы рэжым росту разбурыць рэжым росту крокавага патоку, што прывядзе да страты 4H інфармацыю аб крышталічнай структуры, што прыводзіць да шматлікіх дэфектаў. Такім чынам, карэкціроўка параметраў працэсу павінна забяспечваць кантроль ступеністай структуры паверхні, тым самым падаўляючы генерацыю паліморфных дэфектаў, дасягаючы мэты атрымання монакрысталічнай формы і, у канчатковым рахунку, падрыхтоўкі высакаякасных крышталяў.
У якасці самага ранняга распрацаванага метаду вырошчвання крышталяў SiC метад фізічнага транспарту пароў у цяперашні час з'яўляецца найбольш распаўсюджаным метадам вырошчвання крышталяў SiC. У параўнанні з іншымі метадамі, гэты метад мае больш нізкія патрабаванні да абсталявання для вырошчвання, просты працэс вырошчвання, моцную кіравальнасць, адносна грунтоўныя даследаванні ў галіне развіцця і ўжо дасягнуў прамысловага прымянення. Перавага метаду HTCVD заключаецца ў тым, што ён можа вырошчваць электраправодныя (n, p) і паўізаляцыйныя пласціны высокай чысціні, а таксама можа кантраляваць канцэнтрацыю допінгу, каб канцэнтрацыя носьбіта ў пласціне рэгулявалася ў межах 3×1013~5×1019 /см3. Недахопы - высокі тэхнічны парог і нізкая доля рынку. Паколькі тэхналогія вырошчвання крышталяў SiC у вадкай фазе працягвае развівацца, яна пакажа вялікі патэнцыял у развіцці ўсёй галіны SiC у будучыні і, верагодна, стане новым прарывам у вырошчванні крышталяў SiC.
Час публікацыі: 16 красавіка 2024 г