Silicijev karbid (SiC) kot polprevodniški material s široko pasovno vrzeljo igra vse pomembnejšo vlogo v uporabi sodobne znanosti in tehnologije. Silicijev karbid ima odlično toplotno stabilnost, visoko toleranco električnega polja, namerno prevodnost in druge odlične fizikalne in optične lastnosti ter se pogosto uporablja v optoelektronskih napravah in sončnih napravah. Zaradi naraščajočega povpraševanja po učinkovitejših in stabilnejših elektronskih napravah je obvladovanje tehnologije rasti silicijevega karbida postalo vroča točka.
Koliko torej veste o procesu rasti SiC?
Danes bomo obravnavali tri glavne tehnike za rast monokristalov silicijevega karbida: fizični transport pare (PVT), epitaksija v tekoči fazi (LPE) in visokotemperaturno kemično nanašanje iz pare (HT-CVD).
Metoda fizičnega prenosa pare (PVT)
Fizični prenos pare je eden najpogosteje uporabljenih postopkov rasti silicijevega karbida. Rast monokristalov silicijevega karbida je v glavnem odvisna od sublimacije prahu silicijevega karbida in ponovnega odlaganja na kristalno seme pri visokih temperaturah. V zaprtem grafitnem lončku se prah silicijevega karbida segreje na visoko temperaturo, s pomočjo nadzora temperaturnega gradienta pa se para silicijevega karbida kondenzira na površini kristalne seme in postopoma raste velik monokristal.
Velika večina monokristalnega SiC, ki ga trenutno dobavljamo, je izdelana na ta način rasti. To je tudi prevladujoč način v industriji.
Tekočefazna epitaksija (LPE)
Kristali silicijevega karbida se pripravijo s tekočofazno epitaksijo s postopkom rasti kristalov na vmesniku trdno-tekoče stanje. Pri tej metodi se prah silicijevega karbida raztopi v raztopini silicij-ogljik pri visoki temperaturi, nato pa se temperatura zniža, tako da se silicijev karbid izloči iz raztopine in raste na semenskih kristalih. Glavna prednost metode LPE je sposobnost pridobivanja visokokakovostnih kristalov pri nižji temperaturi rasti, stroški so relativno nizki in primerna je za proizvodnjo v velikem obsegu.
Visokotemperaturno kemično nanašanje iz parne faze (HT-CVD)
Z vnosom plina, ki vsebuje silicij in ogljik, v reakcijsko komoro pri visoki temperaturi se monokristalna plast silicijevega karbida s kemično reakcijo nanese neposredno na površino semenskega kristala. Prednost te metode je, da je mogoče natančno nadzorovati pretok in reakcijske pogoje plina, tako da dobimo kristal silicijevega karbida z visoko čistostjo in malo napakami. Postopek HT-CVD lahko proizvede kristale silicijevega karbida z odličnimi lastnostmi, kar je še posebej dragoceno za aplikacije, kjer so potrebni izjemno kakovostni materiali.
Proces rasti silicijevega karbida je temelj njegove uporabe in razvoja. Z nenehnimi tehnološkimi inovacijami in optimizacijo te tri metode rasti igrajo svojo vlogo pri zadovoljevanju potreb različnih priložnosti in zagotavljajo pomemben položaj silicijevega karbida. Z poglabljanjem raziskav in tehnološkega napredka se bo proces rasti silicijevega karbidnega materiala še naprej optimiziral, delovanje elektronskih naprav pa se bo še izboljšalo.
(cenzura)
Čas objave: 23. junij 2024