กระบวนการการเติบโตของคริสตัลเดียวของซิลิคอนคาร์ไบด์คืออะไร?

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เป็นวัสดุครึ่งประสาทที่มีความกว้างขวาง มีตําแหน่งสําคัญในเทคโนโลยีที่ทันสมัยและการนําไฟฟ้าที่ดี, ซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิ ความดันและความถี่สูง

ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสําหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพและมั่นคงมากขึ้น การเรียนรู้เทคนิคการเจริญเติบโตของซิลิคอนคาร์ไบด์ ได้กลายเป็นประเด็นร้อนในอุตสาหกรรมบทความนี้จะสํารวจสามเทคโนโลยีการเติบโตกระแสหลักของซิลิคอนคาร์ไบด์ single crystal: การขนส่งควันทางกายภาพ (PVT), Epitaxy ระยะเหลว (LPE), และความร้อนสูงของควันทางเคมี (HT-CVD), ปรึกษาถึงลักษณะกระบวนการ, ข้อดีและความท้าทายของแต่ละกระบวนการ

การขนย้ายควายทางกายภาพ (PVT) การขนย้ายควายทางกายภาพเป็นหนึ่งในกระบวนการการเติบโตที่ใช้กันทั่วไปสําหรับซิลิคอนคาร์ไบด์วิธีนี้ขึ้นอยู่กับการ sublimation ของซิลิคอนคาร์ไบด์ปูนที่อุณหภูมิสูงและการวางใหม่ของมันบนคริสตัลเมล็ดพันธุ์เพื่อเติบโตซิลิคอนคาร์ไบด์ single-crystalภายในกรีไบล์กราฟิตที่ปิด ปูนซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกทําความร้อนถึงอุณหภูมิสูง โดยการควบคุมอุณหภูมิคาร์ไบด์ซิลิคอน คอนเดนซ์ระเหยบนพื้นผิวของคริสตัลเมล็ดวิธี PVT มีข้อดีของอุปกรณ์ที่ง่ายและต้นทุนที่ต่ํากว่าแต่ความท้าทายรวมถึงอัตราการเติบโตที่ช้าและความยากลําบากในการควบคุมความบกพร่องภายในในคริสตัล.

Epitaxy ระยะเหลว (LPE) Epitaxy ระยะเหลวเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของคริสตัลที่อินเตอร์เฟซแข็ง-เหลวเพื่อผลิตคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์สับซ้อนซิลิคอนคาร์ไบด์ (silicon carbide powder) ได้ละลายในสารละลายซิลิคอนและคาร์บอนในอุณหภูมิสูง, แล้วอุณหภูมิจะลดลง เพื่อลดซิลิคอนคาร์ไบด์ออกจากสารละลาย และเติบโตมันบนคริสตัลเมล็ดข้อดีหลักของ LPE คือความสามารถในการได้รับคริสตัลที่มีคุณภาพสูงในอุณหภูมิการเติบโตที่ต่ํากว่าและต้นทุนที่ค่อนข้างต่ํา, ทําให้มันเหมาะสําหรับการผลิตขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตามความท้าทายหลักของวิธีนี้คือความยากในการควบคุมสารสกัดโลหะที่อาจนําเข้าในสารละลายซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพของคริสตัลสุดท้าย.

การฝังควาลเคมีในอุณหภูมิสูง (HT-CVD) การฝังควาลเคมีในอุณหภูมิสูง รวมถึงการนําก๊าซที่มีซิลิคอนและคาร์บอนเข้าไปในห้องปฏิกิริยาในอุณหภูมิสูงโดยพวกเขาปฏิกิริยาทางเคมีและฝากชั้นของซิลิคอนคาร์ไบด์ single crystals บนผิวของเมล็ดพืชวิธีนี้มีข้อดีของการควบคุมการไหลของก๊าซและสภาพปฏิกิริยาอย่างแม่นยํา ส่งผลให้มีคริสตัลซิลิคคาร์ไบด์ความบริสุทธิ์สูงและความบกพร่องต่ํา

HT-CVD สามารถผลิตคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีประสิทธิภาพสูง มีคุณค่าเป็นพิเศษสําหรับการใช้งานที่ต้องการวัสดุที่มีคุณภาพสูงสุดวิธีนี้มักจะค่อนข้างแพง เพราะมันต้องการวัสดุดิบความบริสุทธิ์สูงและอุปกรณ์ที่ซับซ้อนกระบวนการการเติบโตของซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นพื้นฐานในการพัฒนาการใช้งานของมัน ผ่านนวัตกรรมทางเทคโนโลยีต่อเนื่องและการปรับปรุง,และความร้อนสูงของสารเคมีที่หลอมลงในควัน แต่ละอย่างมีบทบาทสําคัญในการตอบสนองความต้องการที่หลากหลายสําหรับวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์ในการใช้งานที่หลากหลายนักวิจัยและวิศวกรกําลังใช้เทคโนโลยีเหล่านี้ เพื่อพัฒนาวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์ไปสู่ผลงานที่สูงกว่าและการใช้งานที่กว้างกว่า.

แม้ว่ากระบวนการเติบโตแต่ละกระบวนการจะมีข้อดีและโจทย์ยากลําบากเฉพาะตัวของมัน แต่รวมกัน พวกเขาให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่แข็งแกร่งสําหรับอุตสาหกรรมครึ่งตัวนําการประกันความสําคัญของซิลิคอนคาร์ไบด์ในสาขาเทคโนโลยีในอนาคตเมื่อการวิจัยลึกและเทคโนโลยีก้าวหน้า กระบวนการการเติบโตสําหรับซิลิคอนคาร์ไบด์จะยังคงได้รับการปรับปรุงให้ดีที่สุด เพิ่มการทํางานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์