از زمان کشف آن، کاربید سیلیکون توجه گسترده ای را به خود جلب کرده است. کاربید سیلیکون از نیمی از اتم‌های Si و نیمی از اتم‌های C تشکیل شده است که با پیوندهای کووالانسی از طریق جفت‌های الکترونی با اوربیتال‌های هیبریدی sp3 به هم متصل شده‌اند. در واحد ساختاری اصلی تک بلور آن، چهار اتم Si در یک ساختار چهار وجهی منظم قرار گرفته اند و اتم C در مرکز چهار وجهی منظم قرار دارد. برعکس، اتم Si را می توان به عنوان مرکز چهار وجهی نیز در نظر گرفت و در نتیجه SiC4 یا CSi4 را تشکیل می دهد. ساختار چهار وجهی. پیوند کووالانسی در SiC بسیار یونی است و انرژی پیوند سیلیکون-کربن بسیار زیاد است، حدود 4.47eV. به دلیل کم بودن انرژی خطای انباشته شدن، کریستال های کاربید سیلیکون به راحتی در طول فرآیند رشد چند نوع مختلف را تشکیل می دهند. بیش از 200 نوع پلی تایپ شناخته شده وجود دارد که می توان آنها را به سه دسته اصلی تقسیم کرد: مکعبی، شش ضلعی و مثلثی.
در حال حاضر روش های اصلی رشد کریستال های SiC شامل روش انتقال بخار فیزیکی (روش PVT)، رسوب دهی بخار شیمیایی با دمای بالا (روش HTCVD)، روش فاز مایع و غیره است که در این میان روش PVT بالغ تر و مناسب تر برای صنعتی است. تولید انبوه را
روش موسوم به PVT به قرار دادن کریستال های بذر SiC در بالای بوته و قرار دادن پودر SiC به عنوان ماده خام در پایین بوته اشاره دارد. در محیط بسته با دمای بالا و فشار کم، پودر SiC تحت تأثیر گرادیان دما و اختلاف غلظت تصعید شده و به سمت بالا حرکت می کند. روشی برای انتقال آن به مجاورت کریستال بذر و سپس تبلور مجدد آن پس از رسیدن به حالت فوق اشباع. این روش می تواند به رشد قابل کنترل اندازه کریستال SiC و اشکال کریستالی خاص دست یابد. را
با این حال، استفاده از روش PVT برای رشد کریستال‌های SiC مستلزم حفظ شرایط رشد مناسب در طول فرآیند رشد طولانی‌مدت است، در غیر این صورت منجر به اختلال شبکه و در نتیجه بر کیفیت کریستال می‌شود. با این حال، رشد کریستال های SiC در یک فضای بسته کامل می شود. روش‌های نظارت مؤثر کمی و متغیرهای زیادی وجود دارد، بنابراین کنترل فرآیند دشوار است.
در فرآیند رشد کریستال‌های SiC به روش PVT، حالت رشد جریان پله‌ای (Step Flow Growth) مکانیزم اصلی رشد پایدار یک فرم تک کریستالی در نظر گرفته می‌شود.
اتم‌های تبخیر شده سی و اتم‌های C ترجیحاً با اتم‌های سطح کریستال در نقطه پیچ خوردگی پیوند می‌یابند، جایی که هسته می‌شوند و رشد می‌کنند و باعث می‌شوند هر مرحله به‌طور موازی به جلو جریان یابد. هنگامی که عرض پله روی سطح کریستال بسیار بیشتر از مسیر بدون انتشار آداتوم ها باشد، ممکن است تعداد زیادی از آداتوم ها تجمع کنند و حالت رشد جزیره مانند دوبعدی شکل گرفته، حالت رشد جریان پله را از بین می برد و در نتیجه 4H از دست می رود. اطلاعات ساختار کریستالی، که منجر به نقص های متعدد می شود. بنابراین، تنظیم پارامترهای فرآیند باید به کنترل ساختار پله سطحی دست یابد، در نتیجه تولید عیوب چند شکلی را سرکوب کرده، به هدف دستیابی به شکل تک بلوری و در نهایت تهیه کریستال های با کیفیت بالا دست یابد.
به عنوان اولین روش رشد کریستال SiC توسعه یافته، روش انتقال فیزیکی بخار در حال حاضر اصلی ترین روش رشد برای رشد کریستال های SiC است. در مقایسه با سایر روش ها، این روش دارای الزامات کمتری برای تجهیزات رشد، فرآیند رشد ساده، قابلیت کنترل قوی، تحقیقات توسعه نسبتاً کامل است و قبلاً کاربرد صنعتی داشته است. مزیت روش HTCVD این است که می تواند ویفرهای نیمه عایق رسانا (n, p) و با خلوص بالا را رشد دهد و می تواند غلظت دوپینگ را کنترل کند به طوری که غلظت حامل در ویفر بین 3×1013~5×1019 قابل تنظیم باشد. /cm3. معایب آن آستانه فنی بالا و سهم بازار پایین است. از آنجایی که فناوری رشد کریستال SiC فاز مایع به رشد خود ادامه می‌دهد، پتانسیل بالایی در پیشرفت کل صنعت SiC در آینده نشان خواهد داد و احتمالاً نقطه پیشرفت جدیدی در رشد کریستال SiC خواهد بود.
زمان ارسال: آوریل-16-2024