ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 3 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਉੱਚ ਗੁਣਵੱਤਾ ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਦੇ ਨਾਲ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨ ਲਈ ਤਿੰਨ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਤਕਨੀਕਾਂ ਹਨ: ਤਰਲ ਪੜਾਅ ਐਪੀਟੈਕਸੀ (LPE), ਭੌਤਿਕ ਭਾਫ਼ ਟ੍ਰਾਂਸਪੋਰਟ (PVT), ਅਤੇ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾ (HTCVD)। PVT SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਉਤਪਾਦਨ ਲਈ ਇੱਕ ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸਥਾਪਿਤ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਵੱਡੇ ਵੇਫਰ ਨਿਰਮਾਤਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਹਾਲਾਂਕਿ, ਸਾਰੀਆਂ ਤਿੰਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਵਿਕਸਤ ਅਤੇ ਨਵੀਨਤਾਕਾਰੀ ਹਨ। ਇਹ ਅਜੇ ਤੱਕ ਸੰਭਵ ਨਹੀਂ ਹੈ ਕਿ ਭਵਿੱਖ ਵਿੱਚ ਕਿਹੜੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਅਪਣਾਇਆ ਜਾਵੇਗਾ। ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੂੰ ਕਾਫ਼ੀ ਦਰ 'ਤੇ ਘੋਲ ਵਿਕਾਸ ਦੁਆਰਾ ਪੈਦਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਹਾਲ ਹੀ ਦੇ ਸਾਲਾਂ ਵਿੱਚ ਰਿਪੋਰਟ ਕੀਤੀ ਗਈ ਹੈ, ਤਰਲ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ SiC ਬਲਕ ਵਾਧੇ ਲਈ ਉੱਚਿਤ ਜਾਂ ਜਮ੍ਹਾ ਕਰਨ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਹ P ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਉੱਤਮਤਾ ਦਾ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਕਰਦਾ ਹੈ। -ਟਾਈਪ SiC ਸਬਸਟਰੇਟਸ (ਟੇਬਲ 3) [33, 34]।
ਚਿੱਤਰ 3: ਤਿੰਨ ਪ੍ਰਮੁੱਖ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਾਸ ਤਕਨੀਕਾਂ ਦੀ ਯੋਜਨਾਬੱਧ: (ਏ) ਤਰਲ ਪੜਾਅ ਐਪੀਟੈਕਸੀ; (ਬੀ) ਭੌਤਿਕ ਭਾਫ਼ ਦੀ ਆਵਾਜਾਈ; (c) ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾ
ਸਾਰਣੀ 3: SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਧਣ ਲਈ LPE, PVT ਅਤੇ HTCVD ਦੀ ਤੁਲਨਾ [33, 34]
ਮਿਸ਼ਰਣ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰਾਂ [36] ਨੂੰ ਤਿਆਰ ਕਰਨ ਲਈ ਹੱਲ ਵਿਕਾਸ ਇੱਕ ਮਿਆਰੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਹੈ। 1960 ਦੇ ਦਹਾਕੇ ਤੋਂ, ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਘੋਲ [37] ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਸਿਤ ਕਰਨ ਦੀ ਕੋਸ਼ਿਸ਼ ਕੀਤੀ ਹੈ। ਇੱਕ ਵਾਰ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਵਿਕਸਤ ਹੋ ਜਾਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਵਾਧੇ ਦੀ ਸਤਹ ਦੀ ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਨੂੰ ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਹੱਲ ਵਿਧੀ ਨੂੰ ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਇੰਗਟਸ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਹੱਲ ਦੇ ਵਾਧੇ ਲਈ, Si ਸਰੋਤ ਬਹੁਤ ਸ਼ੁੱਧ Si ਪਿਘਲਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ ਕਿ ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਕਰੂਸੀਬਲ ਦੋਹਰੇ ਉਦੇਸ਼ਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਦਾ ਹੈ: ਹੀਟਰ ਅਤੇ C ਘੋਲਨ ਸਰੋਤ। ਜਦੋਂ C ਅਤੇ Si ਦਾ ਅਨੁਪਾਤ 1 ਦੇ ਨੇੜੇ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਤਾਂ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਆਦਰਸ਼ ਸਟੋਈਚਿਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਅਨੁਪਾਤ ਦੇ ਅਧੀਨ ਵਧਣ ਦੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਸੰਭਾਵਨਾ ਰੱਖਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਘੱਟ ਨੁਕਸ ਘਣਤਾ [28] ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਦੇ ਦਬਾਅ 'ਤੇ, SiC ਕੋਈ ਪਿਘਲਣ ਵਾਲਾ ਬਿੰਦੂ ਨਹੀਂ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਅਤੇ ਲਗਭਗ 2,000 °C ਤੋਂ ਵੱਧ ਦੇ ਵਾਸ਼ਪੀਕਰਨ ਤਾਪਮਾਨ ਦੁਆਰਾ ਸਿੱਧੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕੰਪੋਜ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ। SiC ਪਿਘਲਦਾ ਹੈ, ਸਿਧਾਂਤਕ ਉਮੀਦਾਂ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, ਸਿਰਫ ਗੰਭੀਰ ਦੇ ਅਧੀਨ ਬਣਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ Si-C ਬਾਈਨਰੀ ਪੜਾਅ ਚਿੱਤਰ (ਚਿੱਤਰ 4) ਤੋਂ ਦੇਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜੋ ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਅਤੇ ਹੱਲ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੁਆਰਾ. Si ਪਿਘਲਣ ਵਿੱਚ C ਜਿੰਨਾ ਉੱਚਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ 1at.% ਤੋਂ 13at.% ਤੱਕ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਡ੍ਰਾਈਵਿੰਗ C ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ, ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਤੇਜ਼ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਦਾ ਘੱਟ C ਬਲ C ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜੋ 109 Pa ਦਾ ਦਬਾਅ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ 3,200 °C ਤੋਂ ਉੱਪਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਇੱਕ ਨਿਰਵਿਘਨ ਸਤਹ [22, 36-38] ਪੈਦਾ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਤਾਪਮਾਨ 1,400 ਅਤੇ 2,800 ° C ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ, Si ਪਿਘਲਣ ਵਿੱਚ C ਦੀ ਘੁਲਣਸ਼ੀਲਤਾ 1at.% ਤੋਂ 13at.% ਤੱਕ ਬਦਲਦੀ ਹੈ। ਵਾਧੇ ਦੀ ਡ੍ਰਾਈਵਿੰਗ ਫੋਰਸ C ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਹੈ ਜੋ ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਅਤੇ ਹੱਲ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੁਆਰਾ ਹਾਵੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। C ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਜਿੰਨਾ ਉੱਚਾ ਹੋਵੇਗਾ, ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਤੇਜ਼ ਹੋਵੇਗੀ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਘੱਟ C ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਇੱਕ ਨਿਰਵਿਘਨ ਸਤਹ [22, 36-38] ਪੈਦਾ ਕਰਦੀ ਹੈ।
ਚਿੱਤਰ 4: Si-C ਬਾਈਨਰੀ ਪੜਾਅ ਚਿੱਤਰ [40]
ਡੋਪਿੰਗ ਪਰਿਵਰਤਨ ਧਾਤ ਦੇ ਤੱਤ ਜਾਂ ਦੁਰਲੱਭ-ਧਰਤੀ ਤੱਤ ਨਾ ਸਿਰਫ ਵਿਕਾਸ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵੀ ਤੌਰ 'ਤੇ ਘੱਟ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਬਲਕਿ ਸੀ ਪਿਘਲਣ ਵਿੱਚ ਕਾਰਬਨ ਘੁਲਣਸ਼ੀਲਤਾ ਵਿੱਚ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਸੁਧਾਰ ਕਰਨ ਦਾ ਇੱਕੋ ਇੱਕ ਤਰੀਕਾ ਜਾਪਦਾ ਹੈ। ਪਰਿਵਰਤਨ ਸਮੂਹ ਧਾਤਾਂ ਦਾ ਜੋੜ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], ਆਦਿ ਜਾਂ ਦੁਰਲੱਭ ਧਰਤੀ ਦੀਆਂ ਧਾਤਾਂ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ Ce [81], Y [82], Sc, ਆਦਿ, ਕਾਰਬਨ ਨੂੰ ਪਿਘਲਣ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਸੰਤੁਲਨ ਦੇ ਨੇੜੇ ਇੱਕ ਰਾਜ ਵਿੱਚ 50at.% ਤੋਂ ਵੱਧ ਦੀ ਘੁਲਣਸ਼ੀਲਤਾ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਐਲਪੀਈ ਤਕਨੀਕ SiC ਦੀ ਪੀ-ਟਾਈਪ ਡੋਪਿੰਗ ਲਈ ਅਨੁਕੂਲ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਅਲ ਨੂੰ ਅਲਾਇਟ ਵਿੱਚ ਮਿਲਾ ਕੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।
ਘੋਲਨ ਵਾਲਾ [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਅਲ ਦੇ ਸ਼ਾਮਲ ਹੋਣ ਨਾਲ ਪੀ-ਟਾਈਪ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ [49, 56] ਦੀ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧਕਤਾ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਡੋਪਿੰਗ ਦੇ ਤਹਿਤ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਵਾਧੇ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ,
ਘੋਲ ਵਿਕਾਸ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੱਕ ਅੜਿੱਕੇ ਗੈਸ ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਵਿੱਚ ਅੱਗੇ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ ਹੀਲੀਅਮ (He) ਆਰਗਨ ਨਾਲੋਂ ਜ਼ਿਆਦਾ ਮਹਿੰਗਾ ਹੈ, ਇਸਦੀ ਘੱਟ ਲੇਸਦਾਰਤਾ ਅਤੇ ਉੱਚ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ (ਆਰਗਨ ਦੇ 8 ਗੁਣਾ) [85] ਕਾਰਨ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਵਿਦਵਾਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਇਸਦਾ ਸਮਰਥਨ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। 4H-SiC ਵਿੱਚ ਮਾਈਗ੍ਰੇਸ਼ਨ ਦਰ ਅਤੇ Cr ਸਮੱਗਰੀ He ਅਤੇ Ar ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਵਿੱਚ ਸਮਾਨ ਹਨ, ਇਹ ਸਿੱਧ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਬੀਜ ਧਾਰਕ [68] ਦੇ ਵੱਡੇ ਤਾਪ ਦੇ ਨਿਕਾਸ ਦੇ ਕਾਰਨ ਏਆਰ ਅਧੀਨ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਨਾਲੋਂ ਉੱਚ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਉਹ ਵਧੇ ਹੋਏ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਅੰਦਰ ਵੋਇਡਜ਼ ਦੇ ਗਠਨ ਅਤੇ ਘੋਲ ਵਿੱਚ ਸਵੈ-ਚਾਲਤ ਨਿਊਕਲੀਏਸ਼ਨ ਨੂੰ ਰੋਕਦਾ ਹੈ, ਫਿਰ, ਇੱਕ ਨਿਰਵਿਘਨ ਸਤਹ ਰੂਪ ਵਿਗਿਆਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ [86]।
ਇਸ ਪੇਪਰ ਨੇ SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ, ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਅਤੇ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ, ਅਤੇ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਤਿੰਨ ਮੁੱਖ ਤਰੀਕਿਆਂ ਨੂੰ ਪੇਸ਼ ਕੀਤਾ। ਹੇਠਲੇ ਭਾਗਾਂ ਵਿੱਚ, ਮੌਜੂਦਾ ਹੱਲ ਵਿਕਾਸ ਤਕਨੀਕਾਂ ਅਤੇ ਸੰਬੰਧਿਤ ਮੁੱਖ ਮਾਪਦੰਡਾਂ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ। ਅੰਤ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਕੋਣ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਹੱਲ ਵਿਧੀ ਦੁਆਰਾ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਬਲਕ ਵਾਧੇ ਦੇ ਸੰਬੰਧ ਵਿੱਚ ਚੁਣੌਤੀਆਂ ਅਤੇ ਭਵਿੱਖ ਦੇ ਕੰਮਾਂ ਦੀ ਚਰਚਾ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ।
ਪੋਸਟ ਟਾਈਮ: ਜੁਲਾਈ-01-2024