მისი აღმოჩენის დღიდან სილიციუმის კარბიდმა მიიპყრო ფართო ყურადღება. სილიციუმის კარბიდი შედგება ნახევარი Si ატომებისა და ნახევარი C ატომებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია კოვალენტური ბმებით ელექტრონული წყვილების მეშვეობით sp3 ჰიბრიდული ორბიტალებით. მისი ერთკრისტალის ძირითად სტრუქტურულ ერთეულში ოთხი Si ატომი განლაგებულია რეგულარულ ოთხკუთხედ სტრუქტურაში, ხოლო C ატომი განლაგებულია რეგულარული ტეტრაედრის ცენტრში. პირიქით, Si ატომი ასევე შეიძლება ჩაითვალოს ტეტრაედრის ცენტრად, რითაც წარმოქმნის SiC4 ან CSi4. ტეტრაედრული სტრუქტურა. კოვალენტური ბმა SiC-ში არის უაღრესად იონური, ხოლო სილიციუმ-ნახშირბადის ბმის ენერგია ძალიან მაღალია, დაახლოებით 4,47 ევ. დაწყობის დაბალი ენერგიის გამო, სილიციუმის კარბიდის კრისტალები ზრდის პროცესში ადვილად ქმნიან სხვადასხვა პოლიტიპებს. ცნობილია 200-ზე მეტი პოლიტიპი, რომლებიც შეიძლება დაიყოს სამ ძირითად კატეგორიად: კუბური, ექვსკუთხა და ტრიგონალური.
დღეისათვის SiC კრისტალების ზრდის ძირითად მეთოდებს მიეკუთვნება ფიზიკური ორთქლის ტრანსპორტირების მეთოდი (PVT მეთოდი), მაღალი ტემპერატურის ქიმიური ორთქლის დეპონირება (HTCVD მეთოდი), თხევადი ფაზის მეთოდი და ა.შ. მათ შორის PVT მეთოდი უფრო მომწიფებულია და უფრო შესაფერისია ინდუსტრიისთვის. მასობრივი წარმოება. ,
ეგრეთ წოდებული PVT მეთოდი გულისხმობს SiC თესლის კრისტალების განთავსებას ჭურჭლის ზემოდან და SiC ფხვნილის, როგორც ნედლეულის სახით, ჭურჭლის ბოლოში. მაღალი ტემპერატურისა და დაბალი წნევის დახურულ გარემოში, SiC ფხვნილი სუბლიმირებულია და მაღლა მოძრაობს ტემპერატურის გრადიენტისა და კონცენტრაციის სხვაობის გავლენის ქვეშ. სათესლე ბროლის სიახლოვეს მისი ტრანსპორტირების მეთოდი და ზეგაჯერებული მდგომარეობის მიღწევის შემდეგ მისი ხელახალი კრისტალიზაცია. ამ მეთოდს შეუძლია მიაღწიოს SiC კრისტალების ზომისა და სპეციფიკური კრისტალური ფორმების კონტროლირებად ზრდას. ,
თუმცა, PVT მეთოდის გამოყენება SiC კრისტალების გასაზრდელად მოითხოვს ყოველთვის შეინარჩუნოს შესაბამისი ზრდის პირობები გრძელვადიანი ზრდის პროცესში, წინააღმდეგ შემთხვევაში ეს გამოიწვევს გისოსების დარღვევას, რაც გავლენას მოახდენს კრისტალის ხარისხზე. თუმცა, SiC კრისტალების ზრდა დახურულ სივრცეში სრულდება. არსებობს რამდენიმე ეფექტური მონიტორინგის მეთოდი და ბევრი ცვლადი, ამიტომ პროცესის კონტროლი რთულია.
PVT მეთოდით SiC კრისტალების ზრდის პროცესში საფეხურიანი ნაკადის ზრდის რეჟიმი (Step Flow Growth) ითვლება ერთკრისტალური ფორმის სტაბილური ზრდის მთავარ მექანიზმად.
აორთქლებული Si ატომები და C ატომები უპირატესად აკავშირებენ ბროლის ზედაპირის ატომებს დახვევის წერტილში, სადაც ისინი ბირთვს წარმოქმნიან და გაიზრდებიან, რის შედეგადაც თითოეული ნაბიჯი პარალელურად მიედინება წინ. როდესაც ბროლის ზედაპირზე საფეხურის სიგანე ბევრად აღემატება ადატომების დიფუზიის გარეშე გზას, ადატომების დიდი რაოდენობა შეიძლება დაგროვდეს და ორგანზომილებიანი კუნძულის მსგავსი ზრდის რეჟიმი გაანადგურებს საფეხურების ნაკადის ზრდის რეჟიმს, რაც გამოიწვევს 4H-ის დაკარგვას. ინფორმაცია კრისტალური სტრუქტურის შესახებ, რამაც გამოიწვია მრავალი დეფექტი. ამრიგად, პროცესის პარამეტრების კორექტირებამ უნდა მიაღწიოს ზედაპირული საფეხურის სტრუქტურის კონტროლს, რითაც თრგუნავს პოლიმორფული დეფექტების წარმოქმნას, მიიღწევა ერთი ბროლის ფორმის მიღების მიზანი და საბოლოოდ მაღალი ხარისხის კრისტალების მომზადება.
როგორც SiC კრისტალების ზრდის ყველაზე ადრე განვითარებული მეთოდი, ფიზიკური ორთქლის ტრანსპორტირების მეთოდი ამჟამად არის ყველაზე გავრცელებული ზრდის მეთოდი SiC კრისტალების ზრდისთვის. სხვა მეთოდებთან შედარებით, ამ მეთოდს აქვს უფრო დაბალი მოთხოვნები ზრდის აღჭურვილობის მიმართ, ზრდის მარტივი პროცესი, ძლიერი კონტროლირებადი, შედარებით საფუძვლიანი განვითარების კვლევა და უკვე მიღწეულია სამრეწველო გამოყენება. HTCVD მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ მას შეუძლია გაზარდოს გამტარი (n, p) და მაღალი სისუფთავის ნახევრად საიზოლაციო ვაფლები და შეუძლია დოპინგის კონცენტრაციის კონტროლი ისე, რომ ვაფლში მატარებლის კონცენტრაცია რეგულირდება 3×1013~5×1019 შორის. /სმ3. მინუსები არის მაღალი ტექნიკური ბარიერი და დაბალი ბაზრის წილი. როგორც თხევადი ფაზის SiC კრისტალების ზრდის ტექნოლოგია აგრძელებს მომწიფებას, ის აჩვენებს დიდ პოტენციალს მომავალში მთელი SiC ინდუსტრიის წინსვლისთვის და, სავარაუდოდ, ახალი გარღვევის წერტილი იქნება SiC კრისტალების ზრდაში.
გამოქვეყნების დრო: აპრ-16-2024