Kiel montrite en Fig. 3, ekzistas tri dominaj teknikoj celantaj provizi SiC ununuran kristalon kun alta kvalito kaj effciency: likva faza epitaksio (LPE), fizika vaportransporto (PVT), kaj alt-temperatura kemia vapordemetado (HTCVD). PVT estas bone establita procezo por produkti SiC ununuran kristalon, kiu estas vaste uzita en ĉefaj oblatproduktantoj.
Tamen, ĉiuj tri procezoj rapide evoluas kaj novigas. Ankoraŭ ne eblas konstati, kiu procezo estos vaste adoptita estonte. Aparte, altkvalita SiC ununura kristalo produktita per solvkresko kun konsiderinda rapideco estis raportita en la lastaj jaroj, SiC-granda kresko en la likva fazo postulas pli malaltan temperaturon ol tiu de la sublimado aŭ demetprocezo, kaj ĝi montras plejbonecon en produktado de P. -tipo SiC-substratoj (Tabelo 3) [33, 34].
Fig. 3: Skemo de tri dominaj SiC ununuraj kristalaj kreskoteknikoj: (a) likva faza epitaksio; (b) fizika vaportransporto; (c) alt-temperatura kemia vapordemetado
Tablo 3: Komparo de LPE, PVT kaj HTCVD por kreskado de SiC-unukristaloj [33, 34]
Solvkresko estas norma teknologio por preparado de kunmetitaj duonkonduktaĵoj [36]. Ekde la 1960-aj jaroj, esploristoj provis evoluigi kristalon en solvaĵo [37]. Post kiam la teknologio estas evoluigita, la supersaturiĝo de la kresksurfaco povas esti bone kontrolita, kio igas la solvmetodon promesplena teknologio por akiri altkvalitajn unukristalajn ingotojn.
Por solvkresko de SiC ununura kristalo, la Si-fonto devenas de tre pura Si-fandado dum la grafita fandujo servas duoblajn celojn: hejtilo kaj C solutfonto. SiC ununuraj kristaloj pli verŝajne kreskas sub la ideala stoiĥiometria rilatumo kiam la rilatumo de C kaj Si estas proksima al 1, indikante pli malaltan difektan densecon [28]. Tamen, ĉe atmosfera premo, SiC montras neniun frostopunkton kaj putriĝas rekte per vaporigtemperaturoj superantaj proksimume 2,000 °C. SiC fandas, laŭ teoria atendoj, nur povas esti formita sub severa vidi de la Si-C binara fazo diagramo (Fig. 4) ke ĉe per temperaturgradiento kaj solvsistemo. Ju pli alta la C en la Si-fandado varias de 1at.% al 13at.%. La veturanta C supersaturiĝo, des pli rapida la kreskorapideco, dum malalta C forto de la kresko estas la C supersaturiĝo kiu estas dominita premo de 109 Pa kaj temperaturoj super 3,200 °C. Ĝi povas supersaturiĝo produktas glatan surfacon [22, 36-38].temperaturoj inter 1.400 kaj 2.800 °C, la solvebleco de C en la Si fandado varias de 1at.% ĝis 13at.%. La mova forto de la kresko estas la C-supersaturiĝo kiu estas dominita per temperaturgradiento kaj solvsistemo. Ju pli alta la C-supersaturiĝo, des pli rapide la kreskorapideco, dum malalta C-supersaturiĝo produktas glatan surfacon [22, 36-38].
Fig. 4: Si-C binara faza diagramo [40]
Dopaj transirmetalaj elementoj aŭ maloftaj elementoj ne nur efike malaltigas la kreskotemperaturon sed ŝajnas esti la nura maniero por draste plibonigi karbonsolveblecon en Si-fandado. La aldono de transiraj grupmetaloj, kiel Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], ktp aŭ maloftaj teraj metaloj, kiel Ce [81], Y [82], Sc, ktp al la Si-fandado permesas la karbonsolveblecon al superi 50at.% en stato proksima al termodinamika ekvilibro. Krome, LPE-tekniko estas favora por P-speca dopado de SiC, kiu povas esti atingita per alojo de Al en la
solvilo [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Tamen, la aliĝo de Al kondukas al pliiĝo en la resistiveco de P-tipaj SiC unukristaloj [49, 56].Krom N-tipa kresko sub nitrogena dopado,
solvkresko ĝenerale daŭrigas en inerta gasatmosfero. Kvankam heliumo (He) estas pli multekosta ol argono, ĝi estas favorata de multaj akademiuloj pro ĝia pli malalta viskozeco kaj pli alta varmokondukteco (8 fojojn de argono) [85]. La migrada indico kaj Cr-enhavo en 4H-SiC estas similaj sub He kaj Ar-atmosfero, estas pruvite ke kresko sub Heresults en pli alta kreskorapideco ol kresko subAr pro la pli granda varmodissipado de la semposedanto [68]. Li malhelpas la formadon de malplenoj ene de la kreskita kristalo kaj spontanean nukleadon en la solvaĵo, tiam, glata surfacmorfologio povas esti akirita [86].
Ĉi tiu artikolo enkondukis la evoluon, aplikojn kaj trajtojn de SiC-aparatoj, kaj la tri ĉefajn metodojn por kultivado de SiC-unukristalo. En la sekvaj sekcioj, la nunaj solvaj kreskteknikoj kaj respondaj ŝlosilaj parametroj estis reviziitaj. Finfine, perspektivo estis proponita kiu diskutis la defiojn kaj estontajn verkojn koncerne la grocan kreskon de SiC unukristaloj per solvmetodo.
Afiŝtempo: Jul-01-2024