Silikon karbid kristal böyüməsi nədir?

Yaxınlaşan SIC | Silikon karbid kristal böyüməsi prinsipi

Təbiətdə, kristallar hər yerdədir və onların paylanması və tətbiqi çox genişdir. Fərqli kristallar fərqli quruluşlar, xüsusiyyətləri və hazırlıq metodları var. Ancaq onların ümumi xüsusiyyəti, kristaldakı atomların mütəmadi olaraq qurulmasıdır və müəyyən bir quruluşa olan lattice üçölçülü məkanda dövri yığma ilə formalaşır. Buna görə, kristal materialların görünüşü ümumiyyətlə müntəzəm həndəsi bir forma təqdim edir.

Silikon karbid tək kristal substrat materialı (bundan sonra sic substrat adlanır) da bir növ kristal materialdır. O Wigh Bandgap Semiconductor materialı və yüksək gərginlikli müqavimət, yüksək temperatur müqavimətinin, yüksək tezlikli, aşağı itkinin və s. Üstünlüklərə malikdir, yüksək güclü elektron cihazlar və mikrodalğalı rf cihazları hazırlamaq üçün əsas materialdır.

SIC kristal quruluşu

SIC, 1: 1-in stoiometrik nisbətində karbon və silikondan ibarət olan IV-IV mürəkkəb yarımkeçirici materialdır və onun sərtliyi yalnız almazın ikinci dərəcəsidir.

Həm karbon, həm də silikon atomlarının 4 kovalent istiqraz yarada biləcəyi 4 valent elektron var. SIC Kristal, SIC Tetrahedronun əsas struktur vahidi, silikon və karbon atomları arasında tetrahedral bağlamasından yaranır. Həm silikonun, həm də karbon atomlarının koordinasiya nömrəsi 4, i.E. hər bir karbon atomunun ətrafındakı 4 silikon atomu var və hər silikon atomunun ətrafındakı 4 karbon atomu var.

Kristal bir material olaraq, SIC substratı da atom təbəqələrinin dövri yığılması üçün xarakterikdir. Si-C diatomik təbəqələri [0001] istiqamətində yığılır. Ümumi politeyt 2h-sic, 3C-sic, 4h-sic, 4h-sic, 6h-sic, 15r-sic və s. Daxildir, "ABCB" qaydasında yığma ardıcıllığı 4 saat politype adlanır. SIC-nin fərqli politytypləri eyni kimyəvi tərkibdə olmasına baxmayaraq, onların fiziki xüsusiyyətləri, xüsusən bandgap genişliyi, daşıyıcı hərəkətliliyi və digər xüsusiyyətlər tamamilə fərqlidir. 4h politype xüsusiyyətləri yarımkeçirici tətbiqetmələr üçün daha uyğundur.

2h-sic

4h-sic

6h-sic

Temperatur və təzyiq kimi böyümə parametrləri böyümə prosesi zamanı 4H-siklin sabitliyinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Buna görə də, vahid kristal materialını yüksək keyfiyyətli və vahidliyi ilə əldə etmək üçün, böyümə istiliyi, böyümə təzyiqi və böyümə sürəti kimi parametrlər hazırlıq zamanı dəqiq nəzarət edilməlidir.

SIC-nin hazırlanması üsulu: Fiziki buxar nəqliyyat üsulu (Pvt)

Hazırda silikon karbidinin hazırlıq metodları fiziki buxar nəqliyyat metodu (Pvt), yüksək temperatur kimyəvi buxarlanma çökmə metodu (HTCVD) və maye faza üsulu (LPE). Və Pvt, sənaye kütləvi istehsalına uyğun bir əsas üsuldur.

(a) SIC Boulles üçün PVT böyümə metodunun eskizi və 

(b) morfologiya və büllur böyümə interfeysi və şərtləri haqqında böyük təfərrüatları görüntüsünün görüntüsünə 2D görüntüləməsi

Pvt böyüməsi zamanı, SIC Toxum kristalının altına (SIC tozu) altına yerləşdirildikdə, sic toxum kristalının üstünə qoyulur. Yüksək temperatur və aşağı təzyiq olan bir qapalı bir mühitdə, SIC toz sublimates və sonra temperatur gradient və konsentrasiya fərqinin təsiri altında toxum yaxınlığında boşluğa qədər nəql edir. Və bu, supersatura vəziyyətinə çatdıqdan sonra yenidən qurulacaqdır. Bu üsulla, SIC kristalının ölçüsü və politypi idarə edilə bilər.

Bununla birlikdə, PVT metodu bütün böyümə prosesi boyunca müvafiq böyümə şəraitinin qorunmasını tələb edir, əks halda, təbii ki, lattice pozğunluğuna və arzuolunmaz qüsurlara səbəb olacaqdır. Bundan əlavə, SIC kristal böyüməsi məhdud monitorinq metodları və bir çox dəyişən olan qapalı məkanda tamamlanır, beləliklə prosesin nəzarəti çətindir.

Tək kristal yetişdirmək üçün əsas mexanizm: Addım axınının böyüməsi

PVT metodu ilə böyüməkdə olan SIC kristalının artması prosesində addım axını artımı tək kristallar yaratmaq üçün əsas mexanizm hesab olunur. Buxarlanmış SI və C atomları, hər addımın paralel olaraq irəlilədikləri və böyümək üçün nukle və böyüyəcəkləri, hukle və böyüyəcəklər. Böyümə səthindəki hər bir addım arasındakı genişlik adsorbed atomların yayılması ilə, adsorbed atomların çox sayda atomları olan, 4H əvəzinə digər politytiklərin meydana gəlməsi ilə nəticələnən iki ölçülü adanı meydana gətirən iki ölçülü adanı meydana gətirir. Buna görə, proses parametrlərinin tənzimlənməsi, arzuolunmaz politytiklərin meydana gəlməsinin qarşısını almaq və 4 saat vahid kristal quruluşu almaq və nəhayət yüksək keyfiyyətli kristallar hazırlamaq məqsədi ilə artırmaq məqsədi daşıyır.

SIC tək kristal üçün addım axınının böyüməsi

Kristalın böyüməsi yüksək keyfiyyətli sic substrat hazırlamaq üçün ilk addımdır. İstifadədən əvvəl 4H-Sic Ingot, dilimləmə, qıvrım, əyilmə, cilalanma, təmizlik və yoxlama kimi bir sıra proseslərdən keçməlidir. Sərt, lakin kövrək bir material olaraq, SIC tək kristalının da vilayət üçün yüksək texniki tələblərə malikdir. Hər bir prosesdə yaranan hər hansı bir zərər müəyyən irsi ola bilər, növbəti prosesə köçürülür və nəhayət məhsul keyfiyyətinə təsir göstərir. Buna görə SIC substrat üçün səmərəli vobering texnologiyası da sənayenin diqqətini cəlb edir.