Зураг 3-т үзүүлсэнчлэн, SiC дан талстыг өндөр чанар, үр ашигтайгаар хангах зорилготой гурван давамгайлсан арга байдаг: шингэн фазын эпитакси (LPE), физик уурын тээвэрлэлт (PVT), өндөр температурт химийн уурын тунадасжуулалт (HTCVD). PVT нь SiC дан талстыг үйлдвэрлэх сайн тогтсон процесс бөгөөд томоохон вафли үйлдвэрлэгчдэд өргөн хэрэглэгддэг.
Гэсэн хэдий ч гурван процесс бүгд хурдацтай хөгжиж, шинэчлэгдэж байна. Ирээдүйд аль процессыг өргөнөөр нэвтрүүлэхийг одоогоор таамаглах боломжгүй байна. Ялангуяа сүүлийн жилүүдэд уусмалын өсөлтөөр мэдэгдэхүйц хурдацтайгаар үүссэн өндөр чанартай SiC дан талстууд бүртгэгдсэн бөгөөд шингэн үе шатанд SiC-ийн эзлэхүүний өсөлт нь сублимаци эсвэл тунадасжуулалтын процессоос бага температур шаарддаг бөгөөд энэ нь P хэлбэрийн SiC субстрат үйлдвэрлэхэд маш сайн үр дүнг харуулж байна (Хүснэгт 3) [33, 34].
Зураг 3: SiC дан талстыг ургуулах гурван давамгайлсан аргын схем: (a) шингэн фазын эпитакси; (b) физик уурын тээвэрлэлт; (c) өндөр температурт химийн уурын тунадасжуулалт
Хүснэгт 3: SiC дан талстуудыг ургуулахад зориулсан LPE, PVT болон HTCVD-ийн харьцуулалт [33, 34]
Уусмалын өсөлт нь нийлмэл хагас дамжуулагч бэлтгэх стандарт технологи юм [36]. 1960-аад оноос хойш судлаачид уусмал дахь болорыг боловсруулахыг оролдож ирсэн [37]. Технологийг боловсруулсны дараа өсөлтийн гадаргуугийн хэт ханасан байдлыг сайн хянаж болох бөгөөд энэ нь уусмалын аргыг өндөр чанартай дан болор гулдмай авах ирээдүйтэй технологи болгодог.
SiC дан талстын уусмалын өсөлтийн хувьд Si эх үүсвэр нь өндөр цэвэр Si хайлмалаас үүсдэг бол бал чулуун тигель нь халаагч ба C уусмалын эх үүсвэр гэсэн хоёр зорилгоор үйлчилдэг. C ба Si-ийн харьцаа 1-тэй ойролцоо байх үед SiC дан талстууд нь хамгийн тохиромжтой стехиометрийн харьцаанд ургах магадлал өндөр байдаг бөгөөд энэ нь согогийн нягтрал бага байгааг харуулж байна [28]. Гэсэн хэдий ч атмосферийн даралттай үед SiC нь хайлах цэггүй бөгөөд 2000 °C-аас дээш температурт ууршилтаар шууд задардаг. Онолын хүлээлтийн дагуу SiC хайлш нь зөвхөн хүнд нөхцөлд үүсдэг бөгөөд үүнийг Si-C хоёртын фазын диаграммаас (Зураг 4) харж болно, үүнийг температурын градиент ба уусмалын системээр тодорхойлно. Si хайлмал дахь C өндөр байх тусам 1at.% -аас 13at.% хооронд хэлбэлздэг. C хэт ханасан байдал нь өсөлтийн хурдыг нэмэгдүүлдэг бол өсөлтийн бага C хүч нь 109 Па даралт ба 3200 °C-аас дээш температурт давамгайлдаг C хэт ханасан байдал юм. Энэ нь хэт ханасан үед гөлгөр гадаргуу үүсгэдэг [22, 36-38]. 1400-2800 °C хоорондох температурт Si хайлмал дахь C-ийн уусах чадвар 1at.% -аас 13at.% хооронд хэлбэлздэг. Өсөлтийн хөдөлгөгч хүч нь температурын градиент ба уусмалын системээр давамгайлдаг C-ийн хэт ханасан байдал юм. C-ийн хэт ханасан байдал өндөр байх тусам өсөлтийн хурд өндөр байдаг бол C-ийн хэт ханасан байдал бага байх нь гөлгөр гадаргуу үүсгэдэг [22, 36-38].
Зураг 4: Si-C хоёртын фазын диаграмм [40]
Шилжилтийн металлын элементүүд эсвэл ховор шороон элементүүдийг допинглох нь өсөлтийн температурыг үр дүнтэй бууруулаад зогсохгүй Si хайлмал дахь нүүрстөрөгчийн уусах чадварыг эрс сайжруулах цорын ганц арга зам мэт санагдаж байна. Si хайлмалд Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80] гэх мэт шилжилтийн бүлгийн металлууд эсвэл Ce [81], Y [82], Sc гэх мэт ховор шороон металлуудыг нэмэх нь термодинамик тэнцвэрт байдалд ойрхон төлөвт нүүрстөрөгчийн уусах чадварыг 50at.%-иас хэтрүүлэх боломжийг олгодог. Түүнчлэн, LPE арга нь SiC-ийн P хэлбэрийн допинг хийхэд таатай бөгөөд үүнийг Al-ийг хайлшаар хийж болно.
уусгагч [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Гэсэн хэдий ч Al-ийн нэгдэл нь P хэлбэрийн SiC дан талстуудын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг [49, 56]. Азотын хольцын дор N хэлбэрийн өсөлтөөс гадна,
Уусмалын өсөлт нь ерөнхийдөө инертийн хийн агаар мандалд явагддаг. Гели (He) нь аргоноос илүү үнэтэй боловч бага зуурамтгай чанар, өндөр дулаан дамжуулалт (аргоноос 8 дахин)-тай тул олон эрдэмтэд үүнийг илүүд үздэг [85]. 4H-SiC дахь шилжилтийн хурд болон Cr-ийн агууламж нь He болон Ar агаар мандалд ижил төстэй боловч үрийн савны дулаан тархалт ихэссэний улмаас Her-ийн өсөлт нь Ar-ийн өсөлтөөс илүү өндөр өсөлттэй болох нь батлагдсан [68]. He нь ургуулсан талст доторх хоосон зай үүсэх, уусмал дахь аяндаа цөм үүсэхээс сэргийлж, гөлгөр гадаргуугийн морфологийг олж авах боломжтой [86].
Энэхүү өгүүлэлд SiC төхөөрөмжийн хөгжил, хэрэглээ, шинж чанар, мөн SiC дан талстыг ургуулах гурван үндсэн аргыг танилцуулсан. Дараах хэсгүүдэд уусмалын өсөлтийн одоогийн техникүүд болон харгалзах гол параметрүүдийг авч үзсэн. Эцэст нь, уусмалын аргаар SiC дан талстыг бөөнөөр нь ургуулахтай холбоотой бэрхшээлүүд болон ирээдүйн ажлуудыг хэлэлцсэн хэтийн төлөвийг санал болгосон.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 7-р сарын 1