Sedan upptäckten har kiselkarbid väckt stor uppmärksamhet. Kiselkarbid består av hälften Si-atomer och hälften C-atomer, som är sammankopplade med kovalenta bindningar genom elektronpar som delar sp3-hybridorbitaler. I den grundläggande strukturella enheten av sin enkristall är fyra Si-atomer ordnade i en vanlig tetraedrisk struktur, och C-atomen är belägen i mitten av den vanliga tetraedern. Omvänt kan Si-atomen också betraktas som centrum av tetraedern och därigenom bilda SiC4 eller CSi4. Tetraedrisk struktur. Den kovalenta bindningen i SiC är starkt jonisk, och kisel-kolbindningsenergin är mycket hög, cirka 4,47 eV. På grund av den låga staplingsfelenergin bildar kiselkarbidkristaller lätt olika polytyper under tillväxtprocessen. Det finns mer än 200 kända polytyper, som kan delas in i tre huvudkategorier: kubisk, hexagonal och trigonal.
För närvarande inkluderar de huvudsakliga tillväxtmetoderna för SiC-kristaller Physical Vapor Transport Method (PVT-metoden), High Temperature Chemical Vapor Deposition (HTCVD-metoden), Liquid Phase Method, etc. Bland dem är PVT-metoden mer mogen och mer lämplig för industriella ändamål. massproduktion. .
Den så kallade PVT-metoden avser att placera SiC-frökristaller på toppen av degeln, och att placera SiC-pulver som råmaterial i botten av degeln. I en sluten miljö med hög temperatur och lågt tryck sublimeras SiC-pulvret och rör sig uppåt under inverkan av temperaturgradient och koncentrationsskillnad. En metod för att transportera den till frökristallens närhet och sedan omkristallisera den efter att ha nått ett övermättat tillstånd. Denna metod kan uppnå kontrollerbar tillväxt av SiC-kristallstorlek och specifika kristallformer. .
Men att använda PVT-metoden för att odla SiC-kristaller kräver att man alltid upprätthåller lämpliga tillväxtförhållanden under den långsiktiga tillväxtprocessen, annars kommer det att leda till gallerstörning, vilket påverkar kvaliteten på kristallen. Tillväxten av SiC-kristaller fullbordas dock i ett slutet utrymme. Det finns få effektiva övervakningsmetoder och många variabler, så processkontroll är svårt.
I processen att odla SiC-kristaller med PVT-metoden anses stegflödestillväxtläget (Step Flow Growth) vara huvudmekanismen för den stabila tillväxten av en enkristallform.
De förångade Si-atomerna och C-atomerna kommer företrädesvis att binda med kristallytatomer vid knäckpunkten, där de kommer att bilda kärnor och växa, vilket får varje steg att flyta framåt parallellt. När stegbredden på kristallytan vida överstiger den diffusionsfria vägen för adatomer, kan ett stort antal adatomer agglomerera, och den tvådimensionella ö-liknande tillväxtmoden som bildas kommer att förstöra stegflödestillväxtläget, vilket resulterar i förlust av 4H kristallstrukturinformation, vilket resulterar i flera defekter. Därför måste justeringen av processparametrar uppnå kontroll av ytstegsstrukturen, och därigenom undertrycka genereringen av polymorfa defekter, uppnå syftet att erhålla en enda kristallform och slutligen framställa kristaller av hög kvalitet.
Som den tidigast utvecklade SiC-kristalltillväxtmetoden är den fysiska ångtransportmetoden för närvarande den mest vanliga tillväxtmetoden för att odla SiC-kristaller. Jämfört med andra metoder har denna metod lägre krav på tillväxtutrustning, en enkel tillväxtprocess, stark kontrollerbarhet, relativt grundlig utvecklingsforskning och har redan uppnått industriell tillämpning. Fördelen med HTCVD-metoden är att den kan växa ledande (n, p) och högrena halvisolerande wafers och kan styra dopningskoncentrationen så att bärarkoncentrationen i wafern är justerbar mellan 3×1013~5×1019 /cm3. Nackdelarna är hög teknisk tröskel och låg marknadsandel. Eftersom teknologin för vätskefas SiC-kristalltillväxt fortsätter att mogna kommer den att visa stor potential för att utveckla hela SiC-industrin i framtiden och kommer sannolikt att bli en ny genombrottspunkt för tillväxt av SiC-kristaller.
Posttid: 2024-apr-16