3-rasmda ko'rsatilganidek, SiC monokristalini yuqori sifat va samaradorlik bilan ta'minlashga qaratilgan uchta dominant texnika mavjud: suyuq fazali epitaksiya (LPE), jismoniy bug 'tashuvi (PVT) va yuqori haroratli kimyoviy bug'larni cho'ktirish (HTCVD). PVT yirik gofret ishlab chiqaruvchilarda keng qo'llaniladigan SiC monokristalini ishlab chiqarish uchun yaxshi tashkil etilgan jarayondir.
Biroq, har uchala jarayon ham tez rivojlanmoqda va innovatsiyalar. Kelajakda qaysi jarayon keng qo'llanilishini aniqlashning iloji yo'q. Xususan, so'nggi yillarda eritmaning sezilarli darajada o'sishi natijasida hosil bo'lgan yuqori sifatli SiC monokristalining suyuq fazasidagi SiC massasining o'sishi sublimatsiya yoki cho'kma jarayoniga qaraganda pastroq haroratni talab qiladi va u P ishlab chiqarishda mukammallikni namoyish etadi. -tip SiC substratlar (3-jadval) [33, 34].
3-rasm: uchta dominant SiC monokristal o'stirish texnikasining sxemasi: (a) suyuq fazali epitaksiya; (b) jismoniy bug'larni tashish; (c) yuqori haroratli kimyoviy bug'larning cho'kishi
3-jadval: SiC monokristallarini etishtirish uchun LPE, PVT va HTCVD ni solishtirish [33, 34]
Eritmaning o'sishi aralash yarimo'tkazgichlarni tayyorlashning standart texnologiyasidir [36]. 1960-yillardan boshlab tadqiqotchilar eritmada kristall yaratishga harakat qilishdi [37]. Texnologiya ishlab chiqilgandan so'ng, o'sish yuzasining o'ta to'yinganligini yaxshi nazorat qilish mumkin, bu eritma usulini yuqori sifatli monokristalli ingotlarni olish uchun istiqbolli texnologiyaga aylantiradi.
SiC monokristalining eritma o'sishi uchun Si manbai yuqori darajada toza Si eritmasidan kelib chiqadi, grafit tigel esa ikki xil maqsadlarga xizmat qiladi: isitgich va C eriydigan manba. SiC monokristallari ideal stoxiometrik nisbatda C va Si nisbati 1 ga yaqin bo'lganda o'sish ehtimoli ko'proq bo'ladi, bu kam nuqson zichligini ko'rsatadi [28]. Biroq, atmosfera bosimida SiC erish nuqtasini ko'rsatmaydi va to'g'ridan-to'g'ri bug'lanish harorati 2000 ° C dan oshganda parchalanadi. SiC eritmalari, nazariy taxminlarga ko'ra, faqat qattiq sharoitda hosil bo'lishi mumkin Si-C ikkilik faza diagrammasidan (4-rasm) ko'rinib turibdiki, harorat gradienti va eritma tizimi. Si eritmasidagi C qanchalik yuqori bo'lsa, 1at.% dan 13at.% gacha o'zgarib turadi. Harakatlanuvchi C supersaturatsiyasi, o'sish tezligi shunchalik tez bo'ladi, o'sishning past C kuchi esa 109 Pa bosim va 3200 ° C dan yuqori haroratlarda hukmronlik qiluvchi C supersaturatsiyasidir. U o'ta to'yinganlik silliq sirt hosil qilishi mumkin [22, 36-38]. 1400 dan 2800 °C gacha bo'lgan haroratlarda, S ning Si eritmasida eruvchanligi 1at.% dan 13at.% gacha o'zgarib turadi. O'sishning harakatlantiruvchi kuchi harorat gradienti va eritma tizimi ustunlik qiladigan C supersaturatsiyasidir. C supersaturatsiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, o'sish tezligi shunchalik tez bo'ladi, past C supersaturatsiya esa silliq sirt hosil qiladi [22, 36-38].
4-rasm: Si-C ikkilik faza diagrammasi [40]
Doping o'tish metall elementlari yoki noyob tuproq elementlari nafaqat o'sish haroratini samarali ravishda pasaytiradi, balki Si eritmasida uglerodning eruvchanligini keskin yaxshilashning yagona yo'li kabi ko'rinadi. Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- kabi oʻtish guruhi metallarining qoʻshilishi. 80] va boshqalar yoki Ce [81], Y [82], Sc va boshqalar kabi noyob tuproq metallari Si eritmasiga uglerod imkonini beradi. eruvchanligi termodinamik muvozanatga yaqin holatda 50at.% dan oshishi. Bundan tashqari, LPE texnikasi SiC ning P-tipli dopingi uchun qulaydir, bunga Al ni qotishma orqali erishish mumkin.
erituvchi [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Biroq, Al ning qo'shilishi P-tipli SiC monokristallarining qarshiligining oshishiga olib keladi [49, 56]. Azotli doping ostida N-tipli o'sishdan tashqari,
eritma o'sishi odatda inert gaz atmosferasida davom etadi. Geliy (He) argonga qaraganda qimmatroq bo'lsa-da, u past yopishqoqligi va yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi (argonning 8 barobari) tufayli ko'plab olimlar tomonidan ma'qullanadi [85]. 4H-SiC dagi migratsiya tezligi va Cr miqdori He va Ar atmosferasida o'xshash bo'lib, urug' ushlagichining ko'proq issiqlik tarqalishi tufayli Heresults ostida Ar ostida o'sishdan ko'ra yuqori o'sish sur'ati isbotlangan [68]. U o'sgan kristall ichidagi bo'shliqlarning shakllanishiga va eritmada o'z-o'zidan yadro hosil bo'lishiga to'sqinlik qiladi, keyin silliq sirt morfologiyasini olish mumkin [86].
Ushbu maqola SiC qurilmalarining rivojlanishi, qo'llanilishi va xususiyatlari va SiC monokristalini etishtirishning uchta asosiy usuli bilan tanishtirildi. Keyingi bo'limlarda joriy echimlarni o'stirish texnikasi va tegishli asosiy parametrlar ko'rib chiqildi. Nihoyat, yechim usuli orqali SiC monokristallarining ommaviy o'sishi bilan bog'liq muammolar va kelajakdagi ishlarni muhokama qiladigan istiqbol taklif qilindi.
Xabar vaqti: 2024 yil 01 iyul