ภาพรวมของ SiC เทคโนโลยีการเติบโตคริสตัลเดียว

ภาพรวมของ SiC เทคโนโลยีการเติบโตคริสตัลเดียว

1. การนําเสนอ

คริสตัลเดียวของซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ได้ดึงดูดความสนใจอย่างกว้างขวางในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เนื่องจากผลงานที่ดีกว่าในอุณหภูมิสูงและการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูงในหมู่วิธีการเตรียมต่างๆ วิธีการ sublimation (Physical Vapor Transport, PVT) ปัจจุบันเป็นวิธีหลักในการปลูกคริสตัล SiC เดี่ยวเช่น การเจริญเติบโตในระยะของเหลว และการฝากควายทางเคมีในอุณหภูมิสูง (CVD)บทความนี้จะนําเสนอภาพรวมของวิธีการเจริญเติบโต SiC เซนต์คริสตัล, ข้อดีและโจทย์ของพวกเขา, และหารือวิธี RAF เป็นเทคนิคที่ก้าวหน้าสําหรับการลดความบกพร่อง.

2หลักการและการใช้วิธีการ sublimation

เนื่องจากไม่มี SiC ระยะเหลวแบบสติคิโอเมตรที่มีอัตราส่วน Si-to-C 1:1 มีอยู่ภายใต้ความดันปกติวิธีการเจริญเติบโตด้วยการละลายที่ใช้กันทั่วไปในการเจริญเติบโตของคริสตัลซิลิคอนเดียวไม่สามารถนําไปใช้โดยตรงกับการผลิตคริสตัล SiC ในจํานวนมากดังนั้นวิธีการ sublimation กลายเป็นทางเลือกหลัก วิธีนี้ใช้ SiC ขนาดผงเป็นวัสดุดิบ, วางในกราฟไทตอง, และ SiC สับสราทเป็นคริสตัลเมล็ด.ภาวะอุณหภูมิ, มากกว่าเล็กน้อยในด้านผง, ขับเคลื่อนการขนส่งวัสดุ อุณหภูมิรวมโดยทั่วไปถูกรักษาระหว่าง 2000 °C และ 2500 °C

รูปที่ 1 แสดงแผนการเติบโตของ SiC กระจกเดียว โดยใช้วิธีการ Lely ที่ถูกปรับปรุง สับลิเมท SiC ขนาดผงเป็นโมเลกุล เช่น Si2C, SiC2, และ Siณ อุณหภูมิมากกว่า 2000 °C ภายในกราฟไทโมเลกุลเหล่านี้จะนําไปยังผิวของคริสตัลเมล็ดในบรรยากาศที่อ่อนแอ (มักจะเป็นอาร์กอนความดันต่ํา)อะตอมกระจายไปทั่วพื้นผิวของคริสตัลเมล็ดพันธุ์และรวมเข้าสู่สถานที่การเติบโต, การเติบโตอย่างช้า ๆ ของคริสตัลเดียว SiC ไนโตรเจนสามารถนําเข้าในระหว่างการเติบโตแบบ n

3ข้อดีและความท้าทายของวิธีการ sublimation

วิธีการ sublimation ปัจจุบันถูกใช้อย่างแพร่หลายสําหรับการจัดเตรียม SiC กระจกเดียว. อย่างไรก็ตามเมื่อเทียบกับวิธีการเติบโตหลอมสําหรับกระจกเดียวของซิลิคอนอัตราการเติบโตของคริสตัล SiC น้อยขณะที่คุณภาพกําลังดีขึ้นอย่างช้า ๆ กระจกยังคงมีจํานวนมากของการสับสนและความบกพร่องอื่น ๆผ่านการปรับปรุงต่อเนื่องของอุณหภูมิและการขนส่งวัสดุ, ความบกพร่องบางอย่างได้รับการควบคุมอย่างมีประสิทธิภาพ

4วิธีการเติบโตในระยะเหลว

วิธีการเติบโตในระยะของของเหลวรวมถึงการเติบโตของ SiC ผ่านสารละลาย แต่เนื่องจากความละลายของคาร์บอนในสารละลายซิลิคอนสารประกอบ เช่น ไทเทเนียมและโครเมียมมักจะเพิ่มเข้าไปในสารละลายเพื่อเพิ่มความละลายของคาร์บอนคาร์บอนถูกจัดส่งโดยกรีบิลกราฟิต และอุณหภูมิบนพื้นผิวของคริสตัลเมล็ดพันธุ์ต่ํากว่ากัน โดยทั่วไปอุณหภูมิการเติบโตถูกกําหนดระหว่าง 1500 °C และ 2000 °Cต่ํากว่าวิธีการ sublimationอัตราการเติบโตของการเติบโตในระยะของเหลวสามารถถึงหลายร้อยไมโครเมตรต่อชั่วโมง

ข้อดีสําคัญหนึ่งของวิธีการเติบโตระยะเหลว คือความสามารถในการลดความหนาแน่นของการขัดสกรูที่ขยายไปตามทิศทาง [0001]การขัดแย้งเหล่านี้มีอยู่อย่างหนาแน่นในคริสตัล SiC ที่มีอยู่และเป็นแหล่งหลักของกระแสรั่วในอุปกรณ์โดยใช้วิธีการเติบโตของระยะของเหลว, การผันผันของสกรูเหล่านี้ไปในทิศทางตั้งและ swept ออกจากคริสตัลผ่านผนังข้าง,ลดความหนาแน่นของความหลุดที่สําคัญในคริสตัล SiC.

ความท้าทายของการเติบโตในระยะของของเหลวรวมถึงการเพิ่มอัตราการเติบโต การขยายความยาวของคริสตัล และการปรับปรุงรูปร่างผิวของคริสตัล

5วิธี CVD อุณหภูมิสูง

วิธี CVD อุณหภูมิสูง เป็นเทคนิคอีกหนึ่งที่ใช้ในการผลิต SiC เซนคลิสตัลเดียวโดย SiH4 และ C3H8 เป็นก๊าซแหล่งซิลิคอนและก๊าซคาร์บอนโดยการรักษาพื้นฐาน SiC ในอุณหภูมิที่มากกว่า 2000 °Cก๊าซแหล่งจะแยกออกเป็นโมเลกุล เช่น SiC2 และ Si2C ในโซนการแยกออกด้วยผนังร้อน และถูกขนส่งไปยังพื้นผิวคริสตัลเมล็ดที่พวกมันสร้างชั้นคริสตัลเดียว

ข้อดีหลักของวิธี CVD อุณหภูมิสูงรวมถึงการใช้ก๊าซดิบความบริสุทธิ์สูง และการควบคุมความละเอียดของอัตรา C/Si ในระยะก๊าซโดยการควบคุมอัตราการไหลของก๊าซการควบคุมนี้มีความสําคัญในการจัดการความหนาแน่นของความบกพร่องในคริสตัล. นอกจากนี้, อัตราการเติบโตของ SiC ส่วนใหญ่สามารถเกิน 1 มิลลิเมตรต่อชั่วโมง. อย่างไรก็ตาม, ข้อเสียหนึ่งคือการสะสมของผลิตภัณฑ์ข้างเคียงปฏิกิริยาที่สําคัญในเตาอบเติบโตและท่อไอ,ซึ่งเพิ่มความยากลําบากในการบํารุงนอกจากนี้, การปฏิกิริยาในระยะแก๊สสร้างอนุภาคที่สามารถนําเข้าในคริสตัลในฐานะปริศษะ

วิธีการ CVD อุณหภูมิสูงมีศักยภาพสําคัญในการผลิตคริสตัล SiC ที่มีคุณภาพสูงและความหนาแน่นของการขัดแย้งที่ลดลงเมื่อเทียบกับวิธีการ sublimation.

6วิธีการ RAF: เทคนิคที่พัฒนาเพื่อลดความบกพร่อง

วิธีการ RAF (Repeated A-Face) ลดความบกพร่องในคริสตัล SiC โดยการตัดคริสตัลเมล็ดซ้ําๆเมล็ดคริสตัลตัดตั้งค่าต่อทิศทาง [0001] ถือจากคริสตัลที่เติบโตตามทิศทาง [0001]จากนั้น, คริสตัลเมล็ดพันธุ์อีกชิ้นถูกตัดตั้งตรงกับทิศทางการเติบโตใหม่นี้, และคริสตัลชิ้นเดียว SiC อีกชิ้นถูกเติบโต. โดยการซ้ําวงจรนี้,การหลุดออกจะค่อยๆ ถูกถอนออกจากคริสตัลส่งผลให้เกิดคริสตัล SiC ในจํานวนมากที่มีความบกพร่องน้อยลงมากมีรายงานว่าความหนาแน่นของกระจกเดียว SiC ที่ผลิตโดยวิธีการ RAF ต่ํากว่ากระจก SiC มาตรฐาน 1 ถึง 2 ระดับขนาด.

7สรุป

เทคโนโลยีการเตรียมคริสตัลเดียวของ SiC กําลังพัฒนาไปสู่อัตราการเติบโตที่เร็วกว่า, ความหนาแน่นของการขัดแย้งที่ลดลง, และผลผลิตที่สูงขึ้นและวิธีการ CVD อุณหภูมิสูง แต่ละวิธีมีข้อดีและข้อท้าทายของมันด้วยการใช้เทคโนโลยีใหม่ เช่น วิธี RAF คุณภาพของคริสตัล SiC ยังคงดีขึ้นด้วยการปรับปรุงกระบวนการและการปรับปรุงอุปกรณ์คาดว่าปัญหาทางเทคนิคในการเจริญเติบโตของคริสตัล SiC จะถูกแก้

โซลูชั่น ZMSH สําหรับการปรับปรุงการผลิตและคุณภาพของ SiC Wafer

8 นิ้ว 200 มิลลิเมตร 4H-N SiC Wafer สายส่ง Dummy เกรด N-ประเภทวิจัย

ผงซิลิคคาร์ไบด์ถูกใช้เป็นหลักในการผลิต ไดโอเดส SCHOttky ทรานซิสเตอร์ผลสนามครึ่งตัวนําของโลหะออกไซด์ ทรานซิสเตอร์ผลสนามการต่อสาน ทรานซิสเตอร์ผลสนามการต่อสาน ทรานซิสเตอร์การต่อสานแบบสองขั้วไทริสตอร์ปิดและไบโปล่าประตูแยก

เหมาะสําหรับการใช้งานไมโครฟลิวไดซ์ สําหรับการใช้งานไมโครอิเล็กทรอนิกส์ หรือ MEMS กรุณาติดต่อเราเพื่อรายละเอียดรายละเอียด