Gẹgẹbi a ṣe han ni Ọpọtọ. 3, awọn imọ-ẹrọ ti o ni agbara mẹta wa ti o ni ero lati pese SiC kristali ẹyọkan pẹlu didara giga ati ṣiṣe: epitaxy alakoso omi (LPE), gbigbe ọkọ oju-omi ti ara (PVT), ati iwọn otutu otutu vapor kemikali (HTCVD). PVT jẹ ilana ti iṣeto ti o dara fun iṣelọpọ SiC nikan gara, eyiti o jẹ lilo pupọ ni awọn aṣelọpọ wafer pataki.
Bibẹẹkọ, gbogbo awọn ilana mẹta ti n dagba ni iyara ati tuntun. O ti wa ni ko sibẹsibẹ ṣee ṣe lati aver eyi ti ilana yoo wa ni o gbajumo gba ni ojo iwaju. Ni pataki, SiC didara giga-giga kan ti a ṣe nipasẹ idagbasoke ojutu ni iwọn akude ni a ti royin ni awọn ọdun aipẹ, SiC olopobobo ni ipele omi nilo iwọn otutu kekere ju ti sublimation tabi ilana fifisilẹ, ati pe o ṣe afihan didara julọ ni iṣelọpọ P -iru SiC sobsitireti (Table 3) [33, 34].
Aworan 3: Sikematiki ti awọn ilana idagbasoke SiC ẹyọkan ti o ni agbara mẹta: (a) epitaxy alakoso omi; (b) gbigbe oru ti ara; (c) Iṣalaye oru kemikali otutu-giga
Tabili 3: Ifiwera ti LPE, PVT ati HTCVD fun dagba awọn kirisita SiC ẹyọkan [33, 34]
Idagbasoke ojutu jẹ imọ-ẹrọ boṣewa fun ngbaradi awọn semikondokito idapọ [36]. Lati awọn ọdun 1960, awọn oniwadi ti gbiyanju lati ṣe agbekalẹ kirisita kan ni ojutu [37]. Ni kete ti imọ-ẹrọ ba ti ni idagbasoke, supersaturation ti dada idagba le ni iṣakoso daradara, eyiti o jẹ ki ọna ojutu jẹ imọ-ẹrọ ti o ni ileri fun gbigba awọn ingots gara-didara didara kan.
Fun idagbasoke ojutu ti SiC nikan gara, orisun Si lati inu mimọ giga Si yo nigba ti graphite crucible sin awọn idi meji: igbona ati orisun solute C. Awọn kirisita ẹyọkan SiC ṣee ṣe diẹ sii lati dagba labẹ ipin stoichiometric to dara julọ nigbati ipin C ati Si sunmọ 1, ti n tọka iwuwo abawọn kekere [28]. Bibẹẹkọ, ni titẹ oju aye, SiC ko ṣe afihan aaye yo ati pe o bajẹ taara nipasẹ awọn iwọn otutu isunmi ti o kọja ni ayika 2,000 °C. SiC yo, ni ibamu si awọn ireti imọ-jinlẹ, o le ṣẹda nikan labẹ a le rii lati inu aworan alakomeji Si-C alakomeji (Fig. 4) pe nipasẹ iwọn otutu ati eto ojutu. Iwọn ti o ga julọ ni Si yo yatọ lati 1at.% si 13at.%. Iwakọ C supersaturation, iyara idagba ni iyara, lakoko ti agbara C kekere ti idagba jẹ supersaturation C ti o jẹ gaba lori titẹ ti 109 Pa ati awọn iwọn otutu ti o ga ju 3,200 °C. O le supersaturation fun wa kan dan dada [22, 36-38].awọn iwọn otutu laarin 1,400 ati 2,800 °C, awọn solubility ti C ni Si yo yatọ lati 1at.% to 13at.%. Agbara iwakọ ti idagba jẹ supersaturation C ti o jẹ gaba lori nipasẹ iwọn otutu ati eto ojutu. Ti o ga ni supersaturation C, iyara idagba ni iyara, lakoko ti kekere C supersaturation n ṣe agbejade dada didan [22, 36-38].
Aworan 4: Aworan alakomeji Si-C [40]
Awọn eroja irin iyipada doping tabi awọn eroja ti o ṣọwọn-aye kii ṣe ni imunadoko ni idinku iwọn otutu idagba nikan ṣugbọn o dabi pe o jẹ ọna kan ṣoṣo lati mu ilọsiwaju erogba solubility ni Si yo. Awọn afikun awọn irin ẹgbẹ iyipada, gẹgẹbi Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], ati be be lo tabi awọn irin aiye toje, gẹgẹbi Ce [81], Y [82], Sc, ati bẹbẹ lọ si Si yo gba laaye erogba solubility lati kọja 50at.% ni ipinle ti o sunmo si iwọntunwọnsi thermodynamic. Pẹlupẹlu, ilana LPE jẹ ọjo fun iru doping P-type ti SiC, eyiti o le ṣaṣeyọri nipasẹ sisọ Al sinu
epo [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Bibẹẹkọ, iṣakojọpọ ti Al yori si ilosoke ninu resistivity ti P-type SiC single crystals [49, 56].Yato si idagbasoke iru-N labẹ nitrogen doping,
Idagba ojutu ni gbogbogbo n tẹsiwaju ni oju-aye gaasi inert. Botilẹjẹpe helium (Oun) jẹ gbowolori diẹ sii ju argon lọ, ọpọlọpọ awọn alamọdaju ni o ni ojurere nitori iki kekere rẹ ati imudara igbona giga (awọn akoko 8 ti argon) [85]. Oṣuwọn ijira ati akoonu Cr ni 4H-SiC jẹ iru labẹ O ati bugbamu Ar, a fihan pe idagbasoke labẹ Heresults ni oṣuwọn idagbasoke ti o ga ju idagba labẹAr nitori itusilẹ ooru nla ti dimu irugbin [68]. O ṣe idiwọ idasile awọn ofo ni inu garawa ti o dagba ati iparun lẹẹkọkan ninu ojutu, lẹhinna, a le gba ẹda-ara dada didan [86].
Iwe yii ṣafihan idagbasoke, awọn ohun elo, ati awọn ohun-ini ti awọn ẹrọ SiC, ati awọn ọna akọkọ mẹta fun dagba SiC kristali ẹyọkan. Ni awọn apakan atẹle, awọn imuposi idagbasoke ojutu lọwọlọwọ ati awọn aye bọtini ti o baamu ni a ṣe atunyẹwo. Lakotan, a dabaa iwo kan ti o jiroro awọn italaya ati awọn iṣẹ iwaju nipa idagbasoke olopobobo ti awọn kirisita ẹyọkan SiC nipasẹ ọna ojutu.
Akoko ifiweranṣẹ: Jul-01-2024