SiC ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆ

ಅದರ ಆವಿಷ್ಕಾರದ ನಂತರ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ವ್ಯಾಪಕ ಗಮನವನ್ನು ಸೆಳೆದಿದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅರ್ಧ Si ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಅರ್ಧ C ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ, ಇದು sp3 ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಜೋಡಿಗಳ ಮೂಲಕ ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧಗಳಿಂದ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿದೆ. ಅದರ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕದ ಮೂಲ ರಚನಾತ್ಮಕ ಘಟಕದಲ್ಲಿ, ನಾಲ್ಕು Si ಪರಮಾಣುಗಳು ನಿಯಮಿತವಾದ ಟೆಟ್ರಾಹೆಡ್ರಲ್ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು C ಪರಮಾಣು ನಿಯಮಿತ ಟೆಟ್ರಾಹೆಡ್ರನ್ನ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿದೆ. ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, Si ಪರಮಾಣುವನ್ನು ಟೆಟ್ರಾಹೆಡ್ರಾನ್‌ನ ಕೇಂದ್ರವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ SiC4 ಅಥವಾ CSi4 ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಟೆಟ್ರಾಹೆಡ್ರಲ್ ರಚನೆ. SiC ಯಲ್ಲಿನ ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧವು ಹೆಚ್ಚು ಅಯಾನಿಕ್ ಆಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್-ಕಾರ್ಬನ್ ಬಂಧದ ಶಕ್ತಿಯು ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಸುಮಾರು 4.47eV. ಕಡಿಮೆ ಪೇರಿಸುವಿಕೆಯ ದೋಷದ ಶಕ್ತಿಯಿಂದಾಗಿ, ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಹರಳುಗಳು ಸುಲಭವಾಗಿ ವಿವಿಧ ಪಾಲಿಟೈಪ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ತಿಳಿದಿರುವ 200 ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಪಾಲಿಟೈಪ್‌ಗಳಿವೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ಮೂರು ಪ್ರಮುಖ ವರ್ಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು: ಘನ, ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಮತ್ತು ತ್ರಿಕೋನ.

ಪ್ರಸ್ತುತ, SiC ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಮುಖ್ಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಿಧಾನಗಳು ಭೌತಿಕ ಆವಿ ಸಾರಿಗೆ ವಿಧಾನ (PVT ವಿಧಾನ), ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಠೇವಣಿ (HTCVD ವಿಧಾನ), ದ್ರವ ಹಂತದ ವಿಧಾನ, ಇತ್ಯಾದಿ. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ PVT ವಿಧಾನವು ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಬುದ್ಧವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಸಾಮೂಹಿಕ ಉತ್ಪಾದನೆ. ​

ಪಿವಿಟಿ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ವಿಧಾನವು SiC ಬೀಜದ ಹರಳುಗಳನ್ನು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಇರಿಸುವುದನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ SiC ಪುಡಿಯನ್ನು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಇರಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡದ ಮುಚ್ಚಿದ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ, SiC ಪುಡಿ ಉತ್ಪತನಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಮೇಲ್ಮುಖವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕದ ಸಮೀಪಕ್ಕೆ ಅದನ್ನು ಸಾಗಿಸುವ ವಿಧಾನ ಮತ್ತು ನಂತರ ಅತಿಪರ್ಯಾಪ್ತ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತಲುಪಿದ ನಂತರ ಅದನ್ನು ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣಗೊಳಿಸುವುದು. ಈ ವಿಧಾನವು SiC ಸ್ಫಟಿಕ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸ್ಫಟಿಕ ರೂಪಗಳ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು. ​
ಆದಾಗ್ಯೂ, SiC ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯಲು PVT ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸುವುದರಿಂದ ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಯಾವಾಗಲೂ ಸೂಕ್ತವಾದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಇದು ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಅಸ್ವಸ್ಥತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಸ್ಫಟಿಕದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, SiC ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಮುಚ್ಚಿದ ಜಾಗದಲ್ಲಿ ಪೂರ್ಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣಾ ವಿಧಾನಗಳು ಮತ್ತು ಅನೇಕ ಅಸ್ಥಿರಗಳಿವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ನಿಯಂತ್ರಣವು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿದೆ.

PVT ವಿಧಾನದಿಂದ SiC ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಹಂತದ ಹರಿವಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೋಡ್ (ಹಂತದ ಹರಿವಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆ) ಒಂದೇ ಸ್ಫಟಿಕ ರೂಪದ ಸ್ಥಿರ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಮುಖ್ಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಆವಿಯಾದ Si ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು C ಪರಮಾಣುಗಳು ಕಿಂಕ್ ಪಾಯಿಂಟ್‌ನಲ್ಲಿ ಸ್ಫಟಿಕ ಮೇಲ್ಮೈ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಆದ್ಯತೆಯಾಗಿ ಬಂಧಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಅವು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಟ್ ಆಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಬೆಳೆಯುತ್ತವೆ, ಪ್ರತಿ ಹೆಜ್ಜೆಯೂ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಮುಂದೆ ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸ್ಫಟಿಕದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿನ ಹಂತದ ಅಗಲವು ಅಡಾಟಮ್‌ಗಳ ಪ್ರಸರಣ ಮುಕ್ತ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಮೀರಿದಾಗ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಅಡಾಟಮ್‌ಗಳು ಒಟ್ಟುಗೂಡಬಹುದು, ಮತ್ತು ರೂಪುಗೊಂಡ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ದ್ವೀಪದಂತಹ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕ್ರಮವು ಹಂತದ ಹರಿವಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಿಧಾನವನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ 4H ನಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ. ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯ ಮಾಹಿತಿ, ಬಹು ದೋಷಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯು ಮೇಲ್ಮೈ ಹಂತದ ರಚನೆಯ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬೇಕು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಪಾಲಿಮಾರ್ಫಿಕ್ ದೋಷಗಳ ಪೀಳಿಗೆಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ, ಒಂದೇ ಸ್ಫಟಿಕ ರೂಪವನ್ನು ಪಡೆಯುವ ಉದ್ದೇಶವನ್ನು ಸಾಧಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದು.

ಆರಂಭಿಕ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ SiC ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಿಧಾನದಂತೆ, ಭೌತಿಕ ಆವಿ ಸಾರಿಗೆ ವಿಧಾನವು ಪ್ರಸ್ತುತ SiC ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯಲು ಅತ್ಯಂತ ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಇತರ ವಿಧಾನಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಈ ವಿಧಾನವು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಸರಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ, ಬಲವಾದ ನಿಯಂತ್ರಣ, ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸಂಪೂರ್ಣ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಸಂಶೋಧನೆ, ಮತ್ತು ಈಗಾಗಲೇ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯವನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ. HTCVD ವಿಧಾನದ ಪ್ರಯೋಜನವೆಂದರೆ ಅದು ವಾಹಕ (n, p) ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ಶುದ್ಧತೆಯ ಅರೆ-ನಿರೋಧಕ ವೇಫರ್‌ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯಬಹುದು ಮತ್ತು ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು ಇದರಿಂದ ವೇಫರ್‌ನಲ್ಲಿ ವಾಹಕ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 3×1013~5×1019 ನಡುವೆ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ. /ಸೆಂ3. ಅನಾನುಕೂಲಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಂತ್ರಿಕ ಮಿತಿ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಮಾರುಕಟ್ಟೆ ಪಾಲು. ದ್ರವ-ಹಂತದ SiC ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಪ್ರಬುದ್ಧವಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಇದು ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ಸಂಪೂರ್ಣ SiC ಉದ್ಯಮವನ್ನು ಮುನ್ನಡೆಸುವಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು SiC ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಹೊಸ ಪ್ರಗತಿಯ ಹಂತವಾಗಿದೆ.