탄화규소는 발견된 이후 광범위한 관심을 끌었습니다. 탄화규소는 반 Si 원자와 반 C 원자로 구성되며, 이는 sp3 하이브리드 궤도를 공유하는 전자쌍을 통해 공유 결합으로 연결됩니다. 단결정의 기본 구조 단위에는 4개의 Si 원자가 정사면체 구조로 배열되어 있으며, 정사면체의 중심에는 C 원자가 위치합니다. 반대로, Si 원자는 사면체의 중심으로 간주되어 SiC4 또는 CSi4를 형성할 수도 있습니다. 사면체 구조. SiC의 공유 결합은 이온성이 높으며 실리콘-탄소 결합 에너지는 약 4.47eV로 매우 높습니다. 낮은 적층 결함 에너지로 인해 실리콘 카바이드 결정은 성장 과정에서 다양한 다형을 쉽게 형성합니다. 200개 이상의 알려진 다형이 있으며, 이는 입방체, 육각형 및 삼각형의 세 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다.
현재 SiC 결정의 주요 성장 방법에는 물리적 증기 수송법(PVT 방법), 고온 화학 기상 증착(HTCVD 방법), 액상 방법 등이 있습니다. 그 중에서 PVT 방법이 더 성숙하고 산업용으로 더 적합합니다. 양산.
소위 PVT 방법은 SiC 종자 결정을 도가니 상단에 놓고 SiC 분말을 도가니 바닥에 원료로 넣는 것을 말합니다. 고온 및 저압의 폐쇄된 환경에서 SiC 분말은 온도 구배 및 농도 차이의 작용에 따라 승화되어 위쪽으로 이동합니다. 종결정 부근으로 수송한 후, 과포화 상태에 도달한 후 재결정화시키는 방법. 이 방법은 SiC 결정 크기와 특정 결정 형태의 제어 가능한 성장을 달성할 수 있습니다.
그러나 SiC 결정을 성장시키기 위해 PVT 방법을 사용하려면 장기 성장 과정에서 항상 적절한 성장 조건을 유지해야 하며, 그렇지 않으면 격자 장애가 발생하여 결정 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 SiC 결정의 성장은 밀폐된 공간에서 완성된다. 효과적인 모니터링 방법이 적고 변수가 많아 공정 관리가 어렵습니다.
PVT법으로 SiC 결정을 성장시키는 과정에서 단결정 형태의 안정적인 성장을 위한 주요 메커니즘은 계단흐름성장(Step Flow Growth) 모드로 간주된다.
기화된 Si 원자와 C 원자는 꼬임 지점에서 결정 표면 원자와 우선적으로 결합하여 핵을 생성하고 성장하여 각 단계가 평행하게 흐르게 합니다. 결정 표면의 계단 폭이 원자의 확산 자유 경로를 훨씬 초과하면 많은 수의 원자가 뭉칠 수 있으며 형성된 2차원 섬형 성장 모드는 계단 흐름 성장 모드를 파괴하여 4H의 손실을 초래합니다. 결정 구조 정보로 인해 여러 결함이 발생합니다. 따라서 공정 변수의 조정은 표면 단차 구조의 제어를 통해 다형성 결함의 발생을 억제하고 단결정 형태를 얻고 궁극적으로 고품질의 결정을 제조하는 목적을 달성해야 합니다.
가장 먼저 개발된 SiC 결정 성장 방법인 물리적 증기 수송 방법은 현재 SiC 결정 성장을 위한 가장 주류 성장 방법입니다. 다른 방법에 비해 이 방법은 성장 장비에 대한 요구 사항이 낮고 성장 프로세스가 간단하며 제어성이 강하고 개발 연구가 비교적 철저하며 이미 산업적 응용을 달성했습니다. HTCVD 공법의 장점은 전도성(n, p) 및 고순도 반절연 웨이퍼를 성장시킬 수 있고, 웨이퍼 내 캐리어 농도를 3×1013~5×1019 사이에서 조절할 수 있도록 도핑 농도를 조절할 수 있다는 점이다. /cm3. 단점은 기술적 한계가 높고 시장 점유율이 낮다는 점입니다. 액상 SiC 결정 성장 기술이 계속해서 성숙해짐에 따라 향후 SiC 산업 전체를 발전시키는 데 큰 잠재력을 발휘할 것이며 SiC 결정 성장의 새로운 돌파구가 될 가능성이 높습니다.
게시 시간: 2024년 4월 16일