Silisyum karbür, keşfinden bu yana geniş çapta ilgi gördü. Silisyum karbür, sp3 hibrit yörüngelerini paylaşan elektron çiftleri aracılığıyla kovalent bağlarla bağlanan yarım Si atomlarından ve yarım C atomlarından oluşur. Tek kristalinin temel yapısal biriminde, dört Si atomu düzenli bir tetrahedral yapıda düzenlenmiştir ve C atomu, düzenli tetrahedronun merkezinde yer almaktadır. Tersine, Si atomu da tetrahedronun merkezi olarak kabul edilebilir, böylece SiC4 veya CSi4 oluşur. Dörtyüzlü yapı. SiC'deki kovalent bağ oldukça iyoniktir ve silikon-karbon bağ enerjisi çok yüksektir, yaklaşık 4,47eV. Düşük istifleme hatası enerjisi nedeniyle silisyum karbür kristalleri, büyüme süreci sırasında kolaylıkla çeşitli politipler oluşturur. Üç ana kategoriye ayrılabilecek 200'den fazla bilinen politip vardır: kübik, altıgen ve trigonal.
Şu anda SiC kristallerinin ana büyütme yöntemleri arasında Fiziksel Buhar Taşıma Yöntemi (PVT yöntemi), Yüksek Sıcaklıkta Kimyasal Buhar Biriktirme (HTCVD yöntemi), Sıvı Faz Yöntemi vb. yer alır. Bunlar arasında PVT yöntemi daha olgun ve endüstriyel uygulamalar için daha uygundur. seri üretim.
PVT yöntemi olarak adlandırılan yöntem, SiC tohum kristallerinin potanın tepesine yerleştirilmesini ve SiC tozunun hammadde olarak potanın altına yerleştirilmesini ifade eder. Yüksek sıcaklık ve düşük basınçtan oluşan kapalı bir ortamda, SiC tozu sıcaklık gradyanı ve konsantrasyon farkının etkisi altında süblimleşir ve yukarı doğru hareket eder. Onu tohum kristalinin yakınına taşıma ve daha sonra aşırı doymuş duruma ulaştıktan sonra yeniden kristalleştirme yöntemi. Bu yöntem, SiC kristal boyutunun ve spesifik kristal formlarının kontrol edilebilir büyümesini sağlayabilir.
Bununla birlikte, SiC kristallerini büyütmek için PVT yöntemini kullanmak, uzun vadeli büyüme süreci boyunca her zaman uygun büyüme koşullarının korunmasını gerektirir, aksi takdirde kafes bozukluğuna yol açarak kristalin kalitesini etkiler. Ancak SiC kristallerinin büyümesi kapalı bir alanda tamamlanır. Etkili izleme yöntemlerinin sayısı az ve değişkenler çok olduğundan süreç kontrolü zordur.
SiC kristallerinin PVT yöntemiyle büyütülmesi sürecinde, adım akışlı büyüme modu (Adım Akışlı Büyüme), tek bir kristal formunun kararlı büyümesi için ana mekanizma olarak kabul edilir.
Buharlaşan Si atomları ve C atomları, tercihen çekirdekleşecekleri ve büyüyecekleri, her adımın paralel olarak ileri doğru akmasına neden olacakları bükülme noktasında kristal yüzey atomlarına bağlanacaktır. Kristal yüzeyindeki adım genişliği, adatomların difüzyonsuz yolunu çok aştığında, çok sayıda adatom topaklaşabilir ve oluşan iki boyutlu ada benzeri büyüme modu, adım akış büyüme modunu yok ederek 4H kaybına neden olur. Çoklu kusurlarla sonuçlanan kristal yapı bilgisi. Bu nedenle proses parametrelerinin ayarlanması, yüzey adım yapısının kontrolünü sağlamalı, böylece polimorfik kusurların oluşumunu baskılamalı, tek bir kristal formu elde etme amacına ulaşmalı ve sonuçta yüksek kaliteli kristaller hazırlanmalıdır.
En eski geliştirilen SiC kristal büyütme yöntemi olan fiziksel buhar taşıma yöntemi, şu anda SiC kristallerini büyütmek için en yaygın büyütme yöntemidir. Diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında bu yöntem, büyütme ekipmanı için daha düşük gereksinimlere, basit bir büyüme sürecine, güçlü kontrol edilebilirliğe, nispeten kapsamlı geliştirme araştırmasına sahiptir ve halihazırda endüstriyel uygulamaya ulaşmıştır. HTCVD yönteminin avantajı, iletken (n, p) ve yüksek saflıkta yarı yalıtımlı levhalar üretebilmesi ve levhadaki taşıyıcı konsantrasyonunun 3×1013~5×1019 arasında ayarlanabileceği şekilde doping konsantrasyonunu kontrol edebilmesidir. /cm3. Dezavantajları ise yüksek teknik eşik ve düşük pazar payıdır. Sıvı fazlı SiC kristal büyütme teknolojisi olgunlaşmaya devam ettikçe, gelecekte tüm SiC endüstrisini ilerletme konusunda büyük bir potansiyel gösterecek ve muhtemelen SiC kristali büyümesinde yeni bir atılım noktası olacaktır.
Gönderim zamanı: Nis-16-2024