படம். 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, SiC ஒற்றைப் படிகத்தை உயர் தரம் மற்றும் செயல்திறனுடன் வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்ட மூன்று முக்கிய நுட்பங்கள் உள்ளன: திரவ நிலை எபிடாக்ஸி (LPE), உடல் நீராவி போக்குவரத்து (PVT) மற்றும் உயர் வெப்பநிலை இரசாயன நீராவி படிவு (HTCVD). PVT என்பது SiC ஒற்றைப் படிகத்தை உற்பத்தி செய்வதற்கான நன்கு நிறுவப்பட்ட செயல்முறையாகும், இது பெரிய செதில் உற்பத்தியாளர்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
இருப்பினும், மூன்று செயல்முறைகளும் விரைவாக உருவாகி, புதுமையாக மாறி வருகின்றன. எதிர்காலத்தில் எந்த செயல்முறை பரவலாக ஏற்றுக்கொள்ளப்படும் என்பதை இன்னும் அறிய முடியாது. குறிப்பாக, கணிசமான விகிதத்தில் தீர்வு வளர்ச்சியால் உற்பத்தி செய்யப்படும் உயர்தர SiC ஒற்றைப் படிகமானது சமீபத்திய ஆண்டுகளில் பதிவாகியுள்ளது, திரவ கட்டத்தில் SiC மொத்த வளர்ச்சிக்கு பதங்கமாதல் அல்லது படிவு செயல்முறையை விட குறைந்த வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது, மேலும் இது P தயாரிப்பதில் சிறந்து விளங்குகிறது. -வகை SiC அடி மூலக்கூறுகள் (அட்டவணை 3) [33, 34].
படம் 3: மூன்று மேலாதிக்க SiC ஒற்றை படிக வளர்ச்சி நுட்பங்களின் திட்டம்: (அ) திரவ நிலை எபிடாக்ஸி; (ஆ) உடல் நீராவி போக்குவரத்து; (c) உயர் வெப்பநிலை இரசாயன நீராவி படிவு
அட்டவணை 3: SiC ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான LPE, PVT மற்றும் HTCVD ஆகியவற்றின் ஒப்பீடு [33, 34]
தீர்வு வளர்ச்சி என்பது கலவை குறைக்கடத்திகளை தயாரிப்பதற்கான ஒரு நிலையான தொழில்நுட்பமாகும் [36]. 1960 களில் இருந்து, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கரைசலில் ஒரு படிகத்தை உருவாக்க முயன்றனர் [37]. தொழில்நுட்பம் உருவாக்கப்பட்டவுடன், வளர்ச்சி மேற்பரப்பின் சூப்பர்சாச்சுரேஷனை நன்கு கட்டுப்படுத்த முடியும், இது தீர்வு முறையை உயர்தர ஒற்றை படிக இங்காட்களைப் பெறுவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தொழில்நுட்பமாக மாற்றுகிறது.
SiC ஒற்றை படிகத்தின் தீர்வு வளர்ச்சிக்கு, Si மூலமானது மிகவும் தூய்மையான Si உருகலில் இருந்து உருவாகிறது, அதே சமயம் கிராஃபைட் க்ரூசிபிள் இரட்டை நோக்கங்களுக்காக உதவுகிறது: ஹீட்டர் மற்றும் C கரைப்பானது. சி மற்றும் சியின் விகிதம் 1க்கு அருகில் இருக்கும் போது, சிங்கிள் படிகங்கள் சிறந்த ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் விகிதத்தின் கீழ் வளரும் வாய்ப்புகள் அதிகம், இது குறைந்த குறைபாடு அடர்த்தியைக் குறிக்கிறது [28]. இருப்பினும், வளிமண்டல அழுத்தத்தில், SiC எந்த உருகும் புள்ளியைக் காட்டாது மற்றும் 2,000 °C ஐ விட அதிகமாக ஆவியாதல் வெப்பநிலை மூலம் நேரடியாக சிதைகிறது. SiC உருகும், கோட்பாட்டு எதிர்பார்ப்புகளின்படி, வெப்பநிலை சாய்வு மற்றும் தீர்வு அமைப்பு மூலம் Si-C பைனரி கட்ட வரைபடத்தில் (படம். 4) காணக்கூடிய கடுமையான கீழ் மட்டுமே உருவாக்கப்படும். Si உருகுவதில் அதிக C ஆனது 1at.% முதல் 13at.% வரை மாறுபடும். டிரைவிங் C சூப்பர்சாச்சுரேஷன், வேகமான வளர்ச்சி விகிதம், அதே சமயம் வளர்ச்சியின் குறைந்த C விசை என்பது 109 Pa இன் மேலாதிக்க அழுத்தம் மற்றும் 3,200 °C க்கு மேல் வெப்பநிலையில் இருக்கும் C சூப்பர்சாச்சுரேஷன் ஆகும். இது ஒரு வழுவழுப்பான மேற்பரப்பை [22, 36-38] உருவாக்க முடியும். வெப்பநிலை 1,400 மற்றும் 2,800 °C, Si உருகும் C இன் கரைதிறன் 1at.% முதல் 13at.% வரை மாறுபடும். வளர்ச்சியின் உந்து சக்தி C supersaturation ஆகும், இது வெப்பநிலை சாய்வு மற்றும் தீர்வு அமைப்பு மூலம் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. அதிக C supersaturation, வேகமாக வளர்ச்சி விகிதம், குறைந்த C supersaturation ஒரு மென்மையான மேற்பரப்பு உருவாக்குகிறது [22, 36-38].
படம் 4: Si-C பைனரி கட்ட வரைபடம் [40]
ஊக்கமருந்து மாற்றம் உலோக கூறுகள் அல்லது அரிதான-பூமி கூறுகள் வளர்ச்சி வெப்பநிலையை திறம்பட குறைப்பது மட்டுமல்லாமல் Si உருகுவதில் கார்பன் கரைதிறனை கடுமையாக மேம்படுத்துவதற்கான ஒரே வழியாகும். Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- போன்ற மாறுதல் குழு உலோகங்களின் சேர்த்தல் 80], முதலியன தெர்மோடைனமிக் சமநிலைக்கு நெருக்கமான நிலையில் கரைதிறன் 50at.% ஐ விட அதிகமாக இருக்கும். மேலும், எல்பிஇ நுட்பம் எஸ்ஐசியின் பி-வகை ஊக்கமருந்துக்கு சாதகமாக உள்ளது, இது அல்-ஐ கலப்பதன் மூலம் அடையலாம்.
கரைப்பான் [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. இருப்பினும், Al இன் ஒருங்கிணைப்பு P-வகை SiC ஒற்றைப் படிகங்களின் எதிர்ப்பின் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது [49, 56]. நைட்ரஜன் ஊக்கமருந்துகளின் கீழ் N-வகை வளர்ச்சியைத் தவிர,
தீர்வு வளர்ச்சி பொதுவாக ஒரு மந்த வாயு வளிமண்டலத்தில் தொடர்கிறது. ஹீலியம் (அவர்) ஆர்கானை விட விலை அதிகம் என்றாலும், அதன் குறைந்த பாகுத்தன்மை மற்றும் அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன் (ஆர்கானின் 8 மடங்கு) [85] காரணமாக பல அறிஞர்களால் விரும்பப்படுகிறது. 4H-SiC இல் இடம்பெயர்வு விகிதம் மற்றும் Cr உள்ளடக்கம் He மற்றும் Ar வளிமண்டலத்தின் கீழ் ஒரே மாதிரியாக உள்ளது, விதை வைத்திருப்பவரின் அதிக வெப்பச் சிதறல் காரணமாக ஹெர்சல்ட்ஸ் கீழ் வளர்ச்சி விகிதத்தின் கீழ் வளர்ச்சியை விட அதிக வளர்ச்சி விகிதத்தில் உள்ளது என்பது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது [68]. அவர் வளர்ந்த படிகத்தின் உள்ளே வெற்றிடங்களை உருவாக்குவதையும் கரைசலில் தன்னிச்சையான அணுக்கருவை உருவாக்குவதையும் தடுக்கிறார், பின்னர், ஒரு மென்மையான மேற்பரப்பு உருவ அமைப்பைப் பெறலாம் [86].
இந்த கட்டுரை SiC சாதனங்களின் வளர்ச்சி, பயன்பாடுகள் மற்றும் பண்புகள் மற்றும் SiC ஒற்றை படிகத்தை வளர்ப்பதற்கான மூன்று முக்கிய முறைகளை அறிமுகப்படுத்தியது. பின்வரும் பிரிவுகளில், தற்போதைய தீர்வு வளர்ச்சி நுட்பங்கள் மற்றும் தொடர்புடைய முக்கிய அளவுருக்கள் மதிப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. இறுதியாக, தீர்வு முறை மூலம் SiC ஒற்றை படிகங்களின் மொத்த வளர்ச்சி தொடர்பான சவால்கள் மற்றும் எதிர்கால வேலைகள் பற்றி விவாதிக்கும் ஒரு கண்ணோட்டம் முன்மொழியப்பட்டது.
இடுகை நேரம்: ஜூலை-01-2024