3-р зурагт үзүүлсэнчлэн SiC дан болорыг өндөр чанартай, үр ашигтайгаар хангахад чиглэгдсэн гурван гол техник байдаг: шингэн фазын эпитакси (LPE), физик уурын тээвэрлэлт (PVT), өндөр температурт химийн уурын хуримтлал (HTCVD). PVT нь SiC дан болор үйлдвэрлэх сайн батлагдсан процесс бөгөөд үүнийг гол өрөм үйлдвэрлэгчдэд өргөн ашигладаг.
Гэсэн хэдий ч гурван үйл явц бүгд хурдацтай хөгжиж, шинэчлэгдэж байна. Ирээдүйд аль процессыг өргөнөөр нэвтрүүлэхийг одоогоор таамаглах боломжгүй байна. Ялангуяа уусмалын өсөлтийн үр дүнд өндөр чанартай SiC дан талст сүүлийн жилүүдэд ихээхэн хурдацтай хөгжиж байгааг мэдээлсэн бөгөөд шингэний үе дэх SiC-ийн бөөнөөр ургах нь сублимация эсвэл тунадасжуулах процессоос бага температур шаарддаг бөгөөд энэ нь P-ийг үйлдвэрлэхэд маш сайн гэдгийг харуулж байна. -төрөл SiC субстрат (Хүснэгт 3) [33, 34].
Зураг 3: SiC дан кристалл ургуулах гурван давамгайлсан аргын бүдүүвч: (a) шингэн фазын эпитакси; (б) биет уурын тээвэрлэлт; (в) өндөр температурт химийн уурын хуримтлал
Хүснэгт 3: SiC дан талстыг ургуулах LPE, PVT болон HTCVD-ийн харьцуулалт [33, 34]
Уусмалын өсөлт нь нийлмэл хагас дамжуулагчийг бэлтгэх стандарт технологи юм [36]. 1960-аад оноос хойш судлаачид уусмал дахь талстыг боловсруулах оролдлого хийсэн [37]. Технологийг боловсруулсны дараа өсөлтийн гадаргуугийн хэт ханалтыг сайн хянах боломжтой бөгөөд энэ нь уусмалын аргыг өндөр чанартай дан болор ембүү авах ирээдүйтэй технологи болгодог.
SiC нэг талст уусмалын өсөлтийн хувьд Si эх үүсвэр нь маш цэвэр Si хайлмалаас гаралтай бол бал чулуу нь халаагч ба С ууссан бодисын эх үүсвэр гэсэн хоёр зорилготой. SiC дан талстууд нь C ба Si-ийн харьцаа 1-тэй ойролцоо байх үед хамгийн тохиромжтой стехиометрийн харьцааны дор өсөх магадлал өндөр байдаг нь согогийн нягт бага байгааг харуулж байна [28]. Гэсэн хэдий ч атмосферийн даралтад SiC хайлах цэггүй бөгөөд 2000 ° C-аас дээш ууршилтын температурт шууд задардаг. Онолын хүлээлтийн дагуу SiC хайлмал нь зөвхөн хүнд нөхцөлд үүсдэгийг Si-C хоёртын фазын диаграмаас (Зураг 4) температурын градиент ба уусмалын системээр харж болно. Si хайлмал дахь C өндөр байх тусам 1ат.% -аас 13ат.% хооронд хэлбэлздэг. Хөдөлгөөнт С-ийн хэт ханалт нь өсөлтийн хурдыг хурдасгадаг бол өсөлтийн бага C хүч нь 109 Па даралт, 3200 ° C-аас дээш температурт давамгайлж буй С-ийн хэт ханалт юм. Энэ нь хэт ханалт нь гөлгөр гадаргуу үүсгэдэг [22, 36-38]. 1,400-аас 2,800 ° C-ийн температур, Si хайлмал дахь С-ийн уусах чадвар 1at.% -аас 13at.% хооронд хэлбэлздэг. Өсөлтийн хөдөлгөгч хүч нь температурын градиент ба уусмалын системээр давамгайлж буй С хэт ханасан байдал юм. C supersaturation өндөр байх тусмаа өсөлтийн хурд хурдан байдаг бол бага C supersaturation нь гөлгөр гадаргуу үүсгэдэг [22, 36-38].
Зураг 4: Si-C хоёртын фазын диаграм [40]
Шилжилтийн металлын элементүүд эсвэл газрын ховор элемент нь өсөлтийн температурыг үр дүнтэй бууруулаад зогсохгүй Si хайлмал дахь нүүрстөрөгчийн уусалтыг эрс сайжруулах цорын ганц арга зам юм шиг санагддаг. Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- зэрэг шилжилтийн бүлгийн металлуудыг нэмсэн. 80], гэх мэт эсвэл газрын ховор металлууд, тухайлбал Ce [81], Y [82], Sc гэх мэт нь Si хайлмагт нүүрстөрөгчийг зөвшөөрдөг. уусах чадвар нь термодинамикийн тэнцвэрт ойролцоо төлөвт 50ат.%-иас хэтрэх. Түүнчлэн, LPE техник нь SiC-ийн P төрлийн допинг хийхэд таатай байдаг бөгөөд үүнийг Al-ийг хайлшруулснаар олж авах боломжтой.
уусгагч [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Гэсэн хэдий ч Al-ийн нэгдэл нь P төрлийн SiC дан талстуудын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг [49, 56]. Азотын допингийн дор N хэлбэрийн өсөлтөөс гадна,
уусмалын өсөлт нь ерөнхийдөө инертийн хийн орчинд явагддаг. Хэдий гели (He) нь аргоноос илүү үнэтэй боловч зуурамтгай чанар бага, дулаан дамжуулалт ихтэй (аргоныг 8 дахин их) тул олон судлаачид үүнийг илүүд үздэг [85]. 4H-SiC дахь нүүдлийн хурд болон Cr агууламж нь He болон Ar агаар мандалд ижил төстэй бөгөөд үр эзэмшигчийн дулаан ялгаруулалт ихэссэнээр ургах нь Ar доорх өсөлтөөс илүү өндөр өсөлттэй байгаа нь батлагдсан [68]. Энэ нь ургасан талст дотор хоосон зай үүсэх, уусмал дахь аяндаа бөөм үүсэхэд саад болж, улмаар гөлгөр гадаргуугийн морфологийг олж авах боломжтой [86].
Энэхүү нийтлэлд SiC төхөөрөмжүүдийн хөгжил, хэрэглээ, шинж чанар, SiC дан болор ургуулах гурван үндсэн аргыг танилцуулсан. Дараах хэсгүүдэд одоогийн шийдлийг өсгөх арга техник, холбогдох үндсэн параметрүүдийг авч үзсэн. Эцэст нь уусмалын аргаар SiC дан талстыг их хэмжээгээр өсгөхөд тулгарч буй бэрхшээл, цаашдын ажлын талаар хэлэлцсэн хэтийн төлөвийг санал болгов.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 7-р сарын 01-ний өдөр