Кремний карбиди ачылгандан бери кеңири көңүлдү буруп келет. Кремний карбиди жарым Si атомдорунан жана жарым C атомдорунан турат, алар sp3 гибриддик орбиталдарын бөлүшкөн электрондук жуптар аркылуу коваленттик байланыштар менен байланышкан. Анын монокристалынын негизги структуралык бирдигинде төрт Si атому кадимки тетраэдрдик түзүлүштө жайгашкан, ал эми C атому кадимки тетраэдрдин борборунда жайгашкан. Тескерисинче, Si атомун тетраэдрдин борбору катары да кароого болот, ошону менен SiC4 же CSi4 пайда болот. Тетраэдрдик түзүлүш. SiCдеги коваленттик байланыш өтө иондук, ал эми кремний-көмүртек байланыш энергиясы өтө жогору, болжол менен 4,47 эВ. Катмарлануунун бузулуу энергиясынын төмөндүгүнөн улам, кремний карбидинин кристаллдары өсүү процессинде ар кандай политиптерди оңой эле пайда кылат. 200дөн ашык белгилүү политиптер бар, аларды үч негизги категорияга бөлүүгө болот: кубдук, алты бурчтуу жана тригоналдык.
Учурда SiC кристаллдарын өстүрүүнүн негизги ыкмаларына физикалык буу ташуу ыкмасы (PVT ыкмасы), жогорку температурадагы химиялык буу чөктүрүү ыкмасы (HTCVD ыкмасы), суюк фаза ыкмасы ж.б. кирет. Алардын ичинен PVT ыкмасы өнүккөн жана өнөр жайлык массалык өндүрүш үчүн ылайыктуураак.
PVT ыкмасы деп аталган ыкма SiC үрөн кристаллдарын тигельдин үстүнө жайгаштырууну, ал эми SiC порошогун чийки зат катары тигельдин түбүнө коюуну билдирет. Жогорку температура жана төмөнкү басымдагы жабык чөйрөдө SiC порошогу температура градиентинин жана концентрация айырмасынын таасири астында сублимацияланып, өйдө карай жылат. Аны үрөн кристаллынын жанына ташуу жана андан кийин өтө каныккан абалга жеткенден кийин кайра кристаллдаштыруу ыкмасы. Бул ыкма SiC кристаллынын өлчөмүнүн жана белгилүү бир кристалл формаларынын башкарылуучу өсүшүнө жетише алат.
Бирок, SiC кристаллдарын өстүрүү үчүн PVT ыкмасын колдонуу узак мөөнөттүү өсүү процессинде ар дайым тиешелүү өсүү шарттарын сактоону талап кылат, антпесе ал торчо бузулушуна алып келет, ошону менен кристаллдын сапатына таасир этет. Бирок, SiC кристаллдарынын өсүшү жабык мейкиндикте аяктайт. Натыйжалуу мониторинг ыкмалары аз жана көптөгөн өзгөрмөлөр бар, ошондуктан процессти башкаруу кыйын.
SiC кристаллдарын PVT ыкмасы менен өстүрүү процессинде, тепкичтүү агым өсүү режими (Step Flow Growth) монокристалл формасынын туруктуу өсүшүнүн негизги механизми болуп эсептелет.
Бууланган Si атомдору жана C атомдору кристалл бетинин атомдору менен ийилүү чекитинде артыкчылыктуу байланышып, ал жерде ядролошуп, өсүп, ар бир кадам параллель түрдө алдыга агып кетишине алып келет. Кристалл бетиндеги кадамдын туурасы адаматомдордун диффузиясыз жолунан алда канча ашып кеткенде, көп сандаган адаматомдор агломерацияланышы мүмкүн жана пайда болгон эки өлчөмдүү арал сымал өсүү режими кадам агымынын өсүү режимин бузуп, 4H кристаллдык түзүлүш маалыматынын жоголушуна алып келет, бул бир нече кемчиликтерге алып келет. Ошондуктан, процесстин параметрлерин тууралоо беттик кадам түзүлүшүн башкарууга жетишиши керек, ошону менен полиморфтук кемчиликтердин пайда болушун басууга, бир кристаллдык форманы алуу максатына жетүүгө жана акырында жогорку сапаттагы кристаллдарды даярдоого жетиши керек.
Эң алгачкы иштелип чыккан SiC кристаллдарын өстүрүү ыкмасы катары, физикалык буу ташуу ыкмасы учурда SiC кристаллдарын өстүрүү үчүн эң кеңири таралган өстүрүү ыкмасы болуп саналат. Башка ыкмалар менен салыштырганда, бул ыкма өстүрүү жабдууларына төмөнкү талаптарды коёт, жөнөкөй өстүрүү процесси, күчтүү башкаруу мүмкүнчүлүгү, салыштырмалуу кылдат иштеп чыгуу изилдөөлөрү жана өнөр жайлык колдонууга жетишкен. HTCVD ыкмасынын артыкчылыгы - ал өткөргүч (n, p) жана жогорку тазалыктагы жарым изоляциялык пластиналарды өстүрө алат жана легирлөө концентрациясын көзөмөлдөй алат, ошондуктан пластинадагы алып жүрүүчүлөрдүн концентрациясы 3×1013~5×1019/см3 ортосунда жөнгө салынат. Кемчиликтери - жогорку техникалык босого жана рыноктук үлүшүнүн төмөндүгү. Суюк фазадагы SiC кристаллдарын өстүрүү технологиясы өнүгө берген сайын, ал келечекте бүтүндөй SiC тармагын өнүктүрүүдө чоң потенциалды көрсөтөт жана SiC кристаллдарын өстүрүүдө жаңы ачылыш чекити болушу мүмкүн.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 16-апрели