Wéi an der Fig. PVT ass e gutt etabléierte Prozess fir SiC Eenkristall ze produzéieren, dee wäit a grousse Wafer Hiersteller benotzt gëtt.
Wéi och ëmmer, all déi dräi Prozesser entwéckelen sech séier an innovéieren. Et ass nach net méiglech ze soen, wéi ee Prozess an Zukunft wäit ugeholl gëtt. Besonnesch qualitativ héichwäerteg SiC Eenkristall produzéiert duerch Léisungswachstum mat engem erheblechen Taux ass an de leschte Joeren gemellt ginn, SiC Bulk Wuesstum an der flësseger Phase erfuerdert eng méi niddreg Temperatur wéi déi vum Sublimatiouns- oder Oflagerungsprozess, an et weist Exzellenz bei der Produktioun vu P -Typ SiC Substrater (Table 3) [33, 34].
Fig. 3: Schema vun dräi dominant SiC Eenkristallwachstumstechniken: (a) Flëssegphase-Epitaxie; (b) kierperlechen Damptransport; (c) Héichtemperatur chemesch Dampdepositioun
Table 3: Verglach vu LPE, PVT an HTCVD fir wuessen SiC Eenkristallen [33, 34]
Léisungswuestum ass eng Standardtechnologie fir d'Virbereedung vu Verbindungshalbleiteren [36]. Zënter den 1960er hunn d'Fuerscher probéiert e Kristall an der Léisung z'entwéckelen [37]. Wann d'Technologie entwéckelt ass, kann d'Iwwersaturatioun vun der Wuesstumsfläch gutt kontrolléiert ginn, wat d'Léisungsmethod eng verspriechend Technologie mécht fir qualitativ héichwäerteg Eenkristallingots ze kréien.
Fir Léisungswuesstem vu SiC Eenkristall, staamt d'Si-Quell aus héich pure Si Schmelz, während d'Graphit-Kraaft duebel Zwecker déngt: Heizung a C solute Quell. SiC eenzel Kristalle si méi wahrscheinlech ënner dem idealen stoichiometresche Verhältnis ze wuessen wann de Verhältnis vu C a Si no bei 1 ass, wat op eng méi niddereg Defektdicht [28] besot. Wéi och ëmmer, bei Atmosphärendrock weist SiC kee Schmelzpunkt an zerstéiert direkt iwwer Verdampfung bei Temperaturen iwwer 2.000 °C. SiC Schmelze, no theoretesch Erwaardungen, kann nëmmen ënner schwéiere gesinn aus der Si-C binär Phase Diagramm (Figebam. 4) datt bei duerch Temperaturgradient an Léisung System. Wat méi héich de C an der Si Schmelz variéiert vun 1at.% bis 13at.%. Déi dreiwend C Iwwersaturatioun, wat méi séier de Wuesstumsrate ass, wärend déi niddreg C Kraaft vum Wuesstum d'C Iwwersaturatioun ass, déi dominéiert Drock vun 109 Pa an Temperaturen iwwer 3.200 °C. Et kann iwwersaturation produzéiert eng glat Uewerfläch [22, 36-38]. Temperaturen tëscht 1.400 an 2.800 ° C, der Solubility vun C am Si Schmelze variéiert vun 1at.% ze 13at.%. Déi dreiwend Kraaft vum Wuesstum ass d'C Iwwersaturatioun déi duerch Temperaturgradient a Léisungssystem dominéiert gëtt. Wat méi héich d'C Iwwersaturatioun ass, dest méi séier de Wuesstumsquote, während d'niddereg C Iwwersaturatioun eng glat Uewerfläch produzéiert [22, 36-38].
Fig. 4: Si-C binäre Phasediagram [40]
Doping Iwwergank Metal Elementer oder rar-Äerd Elementer net nëmmen effikass de Wuesstem Temperatur erofzesetzen, mee schéngt deen eenzege Wee ze sinn drastesch Kuelestoff solubility am Si Schmelze verbesseren. D'Zousatz vun Iwwergangsgruppemetaller, wéi Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], asw oder selten Äerdmetaller, wéi Ce [81], Y [82], Sc, etc. 50at.% an engem Zoustand no beim thermodynamesche Gläichgewiicht. Ausserdeem ass d'LPE Technik favorabel fir P-Typ Doping vu SiC, wat erreecht ka ginn andeems Al an de
Léisungsmëttel [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Allerdéngs féiert d'Inkorporatioun vun Al zu enger Erhéijung vun der Resistivitéit vu P-Typ SiC Eenkristallen [49, 56].Ausser N-Typ Wuesstem ënner Stickstoffdoping,
Léisungswuesstem geet allgemeng an enger Inertgasatmosphär. Och wann Helium (He) méi deier ass wéi Argon, ass et vu ville Geléiert favoriséiert wéinst senger méi niddereger Viskositéit a méi héijer thermescher Konduktivitéit (8 Mol vun Argon) [85]. D'Migratiounsquote an d'Cr Inhalt am 4H-SiC sinn ähnlech ënner He an Ar Atmosphär, et ass bewisen datt de Wuesstum ënner Here zu engem méi héije Wuesstumsquote resultéiert wéi de Wuesstum underAr wéinst der méi grousser Hëtztofléisung vum Somhalter [68]. Hien behënnert d'Voidbildung am erwuessene Kristall a spontaner Nukleatioun an der Léisung, da kann eng glat Uewerflächemorphologie kritt ginn [86].
Dëse Pabeier huet d'Entwécklung, d'Applikatiounen an d'Eegeschafte vu SiC Geräter agefouert, an déi dräi Haaptmethoden fir SiC Eenkristall ze wuessen. An de folgende Sektiounen goufen déi aktuell Léisungswachstumstechniken an entspriechend Schlësselparameter iwwerpréift. Schlussendlech gouf en Ausbléck proposéiert, deen d'Erausfuerderungen an zukünfteg Wierker iwwer de Grosswachstum vu SiC Eenkristallen iwwer Léisungsmethod diskutéiert huet.
Post Zäit: Jul-01-2024