ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലിന് ഉയർന്ന ഗുണനിലവാരവും കാര്യക്ഷമതയും നൽകാൻ ലക്ഷ്യമിടുന്ന മൂന്ന് പ്രധാന സാങ്കേതിക വിദ്യകളുണ്ട്: ലിക്വിഡ് ഫേസ് എപ്പിറ്റാക്സി (LPE), ഫിസിക്കൽ നീരാവി ഗതാഗതം (PVT), ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള രാസ നീരാവി നിക്ഷേപം (HTCVD). പ്രധാന വേഫർ നിർമ്മാതാക്കളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു സുസ്ഥിരമായ പ്രക്രിയയാണ് PVT.
എന്നിരുന്നാലും, മൂന്ന് പ്രക്രിയകളും അതിവേഗം വികസിക്കുകയും നവീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഭാവിയിൽ ഏത് പ്രക്രിയയാണ് വ്യാപകമായി സ്വീകരിക്കപ്പെടുകയെന്ന് ഇതുവരെ പറയാനാകില്ല. പ്രത്യേകിച്ച്, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഗണ്യമായ തോതിൽ ലായനി വളർച്ചയാൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത് സമീപ വർഷങ്ങളിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ദ്രാവക ഘട്ടത്തിലെ SiC ബൾക്ക് വളർച്ചയ്ക്ക് സബ്ലിമേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ഡിപ്പോസിഷൻ പ്രക്രിയയേക്കാൾ കുറഞ്ഞ താപനില ആവശ്യമാണ്, കൂടാതെ ഇത് പി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിൽ മികവ് കാണിക്കുന്നു. -ടൈപ്പ് SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ (പട്ടിക 3) [33, 34].
ചിത്രം 3: മൂന്ന് ആധിപത്യമുള്ള SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രോത്ത് ടെക്നിക്കുകളുടെ സ്കീമാറ്റിക്: (a) ലിക്വിഡ് ഫേസ് എപ്പിറ്റാക്സി; (ബി) ഭൗതിക നീരാവി ഗതാഗതം; (സി) ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള രാസ നീരാവി നിക്ഷേപം
പട്ടിക 3: വളരുന്ന SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾക്കായി LPE, PVT, HTCVD എന്നിവയുടെ താരതമ്യം [33, 34]
സംയുക്ത അർദ്ധചാലകങ്ങൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു സാധാരണ സാങ്കേതികവിദ്യയാണ് സൊല്യൂഷൻ ഗ്രോത്ത് [36]. 1960-കൾ മുതൽ, ഗവേഷകർ ലായനിയിൽ ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ വികസിപ്പിക്കാൻ ശ്രമിച്ചു [37]. സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിച്ച ശേഷം, വളർച്ചാ പ്രതലത്തിൻ്റെ സൂപ്പർസാച്ചുറേഷൻ നന്നായി നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഇൻഗോട്ടുകൾ ലഭിക്കുന്നതിന് പരിഹാര രീതിയെ ഒരു മികച്ച സാങ്കേതികവിദ്യയാക്കുന്നു.
SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ പരിഹാര വളർച്ചയ്ക്ക്, Si സ്രോതസ്സ് ഉയർന്ന ശുദ്ധമായ Si ഉരുകലിൽ നിന്നാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്, ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിൾ ഇരട്ട ആവശ്യങ്ങൾക്കായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു: ഹീറ്ററും C സൊലൂട്ട് ഉറവിടവും. സി, സി എന്നിവയുടെ അനുപാതം 1 ന് അടുത്തായിരിക്കുമ്പോൾ, അനുയോജ്യമായ സ്റ്റോയ്ചിയോമെട്രിക് അനുപാതത്തിൽ SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ വളരാൻ കൂടുതൽ സാധ്യതയുണ്ട്, ഇത് കുറഞ്ഞ വൈകല്യ സാന്ദ്രതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു [28]. എന്നിരുന്നാലും, അന്തരീക്ഷമർദ്ദത്തിൽ, SiC ദ്രവണാങ്കം കാണിക്കുന്നില്ല, ഏകദേശം 2,000 °C കവിയുന്ന ബാഷ്പീകരണ താപനിലയിലൂടെ നേരിട്ട് വിഘടിക്കുന്നു. SiC ഉരുകുന്നത്, സൈദ്ധാന്തിക പ്രതീക്ഷകൾ അനുസരിച്ച്, താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റും പരിഹാര സംവിധാനവും അനുസരിച്ച്, Si-C ബൈനറി ഫേസ് ഡയഗ്രം (ചിത്രം 4) ൽ നിന്ന് കാണാവുന്ന ഗുരുതരമായ അവസ്ഥയിൽ മാത്രമേ രൂപപ്പെടുകയുള്ളൂ. Si മെൽറ്റിലെ C ഉയർന്നത് 1at.% മുതൽ 13at.% വരെ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. ഡ്രൈവിംഗ് C സൂപ്പർസാച്ചുറേഷൻ, വളർച്ചാ നിരക്ക് വേഗത്തിലാക്കുന്നു, അതേസമയം വളർച്ചയുടെ കുറഞ്ഞ C ബലം C സൂപ്പർസാച്ചുറേഷൻ ആണ്, അത് 109 Pa-ൻ്റെ മർദ്ദവും 3,200 °C-ന് മുകളിലുള്ള താപനിലയും ആണ്. ഇതിന് സൂപ്പർസാച്ചുറേഷൻ ഒരു മിനുസമാർന്ന ഉപരിതലം [22, 36-38] ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. 1,400 നും 2,800 °C നും ഇടയിലുള്ള താപനില, Si ഉരുകലിൽ C യുടെ ലായകത 1at.% മുതൽ 13at.% വരെ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. വളർച്ചയുടെ ചാലകശക്തി സി സൂപ്പർസാച്ചുറേഷൻ ആണ്, ഇത് താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റും പരിഹാര സംവിധാനവും ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നു. C സൂപ്പർസാച്ചുറേഷൻ കൂടുന്തോറും വളർച്ചാ നിരക്ക് കൂടും, അതേസമയം കുറഞ്ഞ C സൂപ്പർസാച്ചുറേഷൻ മിനുസമാർന്ന പ്രതലം ഉണ്ടാക്കുന്നു [22, 36-38].
ചിത്രം 4: Si-C ബൈനറി ഫേസ് ഡയഗ്രം [40]
ഡോപ്പിംഗ് ട്രാൻസിഷൻ ലോഹ മൂലകങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ അപൂർവ-ഭൂമി മൂലകങ്ങൾ വളർച്ചയുടെ താപനില ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കുക മാത്രമല്ല, Si ഉരുകുന്നതിൽ കാർബൺ ലയിക്കുന്നതിനെ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഏക മാർഗമായി തോന്നുന്നു. Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- എന്നിങ്ങനെയുള്ള സംക്രമണ ഗ്രൂപ്പ് ലോഹങ്ങളുടെ കൂട്ടിച്ചേർക്കൽ 80], മുതലായവ. അല്ലെങ്കിൽ അപൂർവ എർത്ത് ലോഹങ്ങളായ Ce [81], Y [82], Sc മുതലായവ Si ഉരുകാൻ കാർബണിനെ അനുവദിക്കുന്നു. തെർമോഡൈനാമിക് സന്തുലിതാവസ്ഥയ്ക്ക് അടുത്തുള്ള ഒരു അവസ്ഥയിൽ 50at.% കവിയാൻ സോളിബിലിറ്റി. കൂടാതെ, എസ്ഐസിയുടെ പി-ടൈപ്പ് ഡോപ്പിംഗിന് എൽപിഇ ടെക്നിക് അനുകൂലമാണ്, ഇത് അൽ ലോയിംഗിലൂടെ നേടാം.
ലായകം [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. എന്നിരുന്നാലും, ആലിൻ്റെ സംയോജനം പി-ടൈപ്പ് SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ പ്രതിരോധശേഷി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
ലായനി വളർച്ച സാധാരണയായി ഒരു നിഷ്ക്രിയ വാതക അന്തരീക്ഷത്തിലാണ്. ഹീലിയം (അവൻ) ആർഗോണിനേക്കാൾ വിലയേറിയതാണെങ്കിലും, കുറഞ്ഞ വിസ്കോസിറ്റിയും ഉയർന്ന താപ ചാലകതയും (ആർഗോണിൻ്റെ 8 മടങ്ങ്) കാരണം പല പണ്ഡിതന്മാരും ഇത് ഇഷ്ടപ്പെടുന്നു. 4H-SiC-ലെ മൈഗ്രേഷൻ നിരക്കും Cr ഉള്ളടക്കവും He and Ar അന്തരീക്ഷത്തിന് കീഴിൽ സമാനമാണ്, വിത്ത് ഉടമയുടെ വലിയ താപ വിസർജ്ജനം കാരണം ആറിന് കീഴിലുള്ള വളർച്ചയെക്കാൾ ഉയർന്ന വളർച്ചാ നിരക്കിൽ ഹെർസൾട്ടുകൾക്ക് കീഴിലുള്ള വളർച്ച ഒരുപോലെയാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെടുന്നു [68]. വളർന്ന ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ ശൂന്യത രൂപപ്പെടുന്നതിനെയും ലായനിയിലെ സ്വാഭാവിക ന്യൂക്ലിയേഷനെയും അദ്ദേഹം തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു, തുടർന്ന്, സുഗമമായ ഉപരിതല രൂപഘടന ലഭിക്കും [86].
SiC ഉപകരണങ്ങളുടെ വികസനം, ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ, ഗുണവിശേഷതകൾ, SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ വളർത്തുന്നതിനുള്ള മൂന്ന് പ്രധാന രീതികൾ എന്നിവ ഈ പേപ്പർ അവതരിപ്പിച്ചു. ഇനിപ്പറയുന്ന വിഭാഗങ്ങളിൽ, നിലവിലെ പരിഹാര വളർച്ചാ സാങ്കേതികതകളും അനുബന്ധ പ്രധാന പാരാമീറ്ററുകളും അവലോകനം ചെയ്തു. അവസാനമായി, പരിഹാര രീതിയിലൂടെ SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള വളർച്ചയെക്കുറിച്ചുള്ള വെല്ലുവിളികളും ഭാവി പ്രവർത്തനങ്ങളും ചർച്ച ചെയ്യുന്ന ഒരു വീക്ഷണം നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടു.
പോസ്റ്റ് സമയം: ജൂലൈ-01-2024