Lykas sjen litten yn Fig. PVT is in goed fêstige proses foar it produsearjen fan SiC single crystal, dat wurdt in soad brûkt yn grutte wafer fabrikanten.
Alle trije prosessen ûntwikkelje lykwols rap en ynnovearje. It is noch net mooglik om te sizzen hokker proses yn de takomst breed oannommen wurde sil. Benammen heechweardige SiC-ienkristal produsearre troch oplossingsgroei yn in flinke snelheid is yn 'e ôfrûne jierren rapportearre, SiC-bulkgroei yn' e floeibere faze fereasket in legere temperatuer dan dy fan it sublimaasje- of ôfsettingsproses, en it toant treflikens yn it produsearjen fan P -type SiC substrates (Tabel 3) [33, 34].
Fig. 3: Skema fan trije dominante SiC single crystal groei techniken: (a) floeibere faze epitaksy; (b) fysyk dampferfier; (c) gemyske dampdeposysje op hege temperatuer
Tabel 3: Fergeliking fan LPE, PVT en HTCVD foar groeiende SiC-ienkristallen [33, 34]
Oplossingsgroei is in standert technology foar it tarieden fan gearstalde semiconductors [36]. Sûnt de jierren 1960 hawwe ûndersikers besocht in kristal yn oplossing te ûntwikkeljen [37]. Sadree't de technology is ûntwikkele, kin de supersaturation fan it groei oerflak goed wurde kontrolearre, wat makket de oplossing metoade in kânsrike technology foar it krijen fan heechweardige single crystal ingots.
Foar oplossingsgroei fan SiC-ienkristal komt de Si-boarne út heul suvere Si-smelt, wylst de grafytkroes dûbele doelen tsjinnet: heater en C solute boarne. SiC-ienkristallen groeie earder ûnder de ideale stoichiometryske ferhâlding as de ferhâlding fan C en Si tichtby 1 is, wat oanjout op in legere defektdichte [28]. By atmosfearyske druk lit SiC lykwols gjin smeltpunt sjen en wurdt direkt fia ferdamping ôfbrutsen by temperatueren boppe 2.000 °C. SiC smelt, neffens teoretyske ferwachtings, kin allinnich wurde foarme ûnder strange wurde sjoen út de Si-C binêre faze diagram (figuer 4) dat by troch temperatuer gradient en oplossing systeem. Hoe heger de C yn 'e Si-melt fariearret fan 1at.% oant 13at.%. De driuwende C supersaturation, de flugger de groei taryf, wylst lege C krêft fan 'e groei is de C oersaturation dat wurdt dominearre druk fan 109 Pa en temperatueren boppe 3.200 ° C. It kin supersaturation produsearret in glêd oerflak [22, 36-38]. temperatueren tusken 1.400 en 2.800 ° C, de oplosberens fan C yn de Si melt fariearret fan 1at.% oan 13at.%. De driuwende krêft fan 'e groei is de C supersaturation dy't wurdt dominearre troch temperatuer gradient en oplossing systeem. Hoe heger de C-oerfersêding, de flugger de groei taryf, wylst lege C-oerfersaturaasje in glêd oerflak produsearret [22, 36-38].
Fig. 4: Si-C binêr faze diagram [40]
Doping oergong metalen eleminten of seldsume ierde eleminten net allinnich effektyf ferleegje de groei temperatuer mar liket te wêzen de ienige manier om drastysk ferbetterjen koalstofoplosberheid yn Si melt. De tafoeging fan metalen fan oergongsgroepen, lykas Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], ensfh. of seldsume ierdmetalen, lykas Ce [81], Y [82], Sc, ensfh. 50at.% yn in steat tichtby thermodynamysk lykwicht. Boppedat, LPE-technyk is geunstich foar P-type doping fan SiC, dat kin wurde berikt troch alloying Al yn de
oplosmiddel [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. De yntegraasje fan Al liedt lykwols ta in ferheging fan de resistiviteit fan P-type SiC-ienkristallen [49, 56]. Utsein N-type groei ûnder stikstofdoping,
oplossing groei oer it algemien giet yn in inerte gas sfear. Hoewol helium (He) djoerder is as argon, wurdt it troch in protte gelearden favorisearre troch syn legere viskositeit en hegere termyske konduktiviteit (8 kear argon) [85]. De migraasjesnelheid en Cr-ynhâld yn 4H-SiC binne ferlykber ûnder He- en Ar-sfear, it is bewiisd dat groei ûnder Here in hegere groei liedt dan groei underAr fanwegen de gruttere waarmteferdieling fan 'e siedhâlder [68]. Hy hinderet de foarming fan leechte binnen it groeide kristal en spontane nukleaasje yn 'e oplossing, dan kin in glêde oerflakmorfology wurde krigen [86].
Dit papier yntrodusearre de ûntwikkeling, tapassingen en eigenskippen fan SiC-apparaten, en de trije haadmetoaden foar it groeien fan SiC-ienkristal. Yn 'e folgjende seksjes waarden de hjoeddeistige techniken foar groei fan oplossingen en oerienkommende wichtige parameters besjoen. Uteinlik waard in perspektyf foarsteld dy't de útdagings en takomstige wurken besprutsen oangeande de bulkgroei fan SiC-ienkristallen fia oplossingsmetoade.
Post tiid: Jul-01-2024