SiC ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦਾ ਵਾਧਾ

ਆਪਣੀ ਖੋਜ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਨੇ ਵਿਆਪਕ ਧਿਆਨ ਖਿੱਚਿਆ ਹੈ। ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਅੱਧੇ Si ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਅਤੇ ਅੱਧੇ C ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਹੈ, ਜੋ sp3 ਹਾਈਬ੍ਰਿਡ ਔਰਬਿਟਲਾਂ ਨੂੰ ਸਾਂਝਾ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਜੋੜਿਆਂ ਦੁਆਰਾ ਸਹਿ-ਸੰਯੋਜਕ ਬਾਂਡਾਂ ਦੁਆਰਾ ਜੁੜੇ ਹੋਏ ਹਨ। ਇਸਦੇ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੀ ਮੂਲ ਸੰਰਚਨਾਤਮਕ ਇਕਾਈ ਵਿੱਚ, ਚਾਰ Si ਪਰਮਾਣੂ ਇੱਕ ਨਿਯਮਤ ਟੈਟਰਾਹੇਡ੍ਰਲ ਢਾਂਚੇ ਵਿੱਚ ਵਿਵਸਥਿਤ ਹਨ, ਅਤੇ C ਪਰਮਾਣੂ ਨਿਯਮਤ ਟੈਟਰਾਹੇਡ੍ਰੋਨ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਵਿੱਚ ਸਥਿਤ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਉਲਟ, Si ਪਰਮਾਣੂ ਨੂੰ ਟੈਟਰਾਹੇਡ੍ਰੋਨ ਦਾ ਕੇਂਦਰ ਵੀ ਮੰਨਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ SiC4 ਜਾਂ CSi4 ਬਣਦਾ ਹੈ। ਟੈਟਰਾਹੇਡ੍ਰਲ ਢਾਂਚਾ। SiC ਵਿੱਚ ਸਹਿ-ਸੰਯੋਜਕ ਬਾਂਡ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਆਇਓਨਿਕ ਹੈ, ਅਤੇ ਸਿਲੀਕਾਨ-ਕਾਰਬਨ ਬਾਂਡ ਊਰਜਾ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੈ, ਲਗਭਗ 4.47eV। ਘੱਟ ਸਟੈਕਿੰਗ ਫਾਲਟ ਊਰਜਾ ਦੇ ਕਾਰਨ, ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਾਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੌਰਾਨ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪੌਲੀਟਾਈਪ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ। 200 ਤੋਂ ਵੱਧ ਜਾਣੇ ਜਾਂਦੇ ਪੌਲੀਟਾਈਪ ਹਨ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਤਿੰਨ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਸ਼੍ਰੇਣੀਆਂ ਵਿੱਚ ਵੰਡਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ: ਘਣ, ਹੈਕਸਾਗੋਨਲ ਅਤੇ ਤਿਕੋਣੀ।

ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲਾਂ ਦੇ ਮੁੱਖ ਵਿਕਾਸ ਤਰੀਕਿਆਂ ਵਿੱਚ ਭੌਤਿਕ ਭਾਫ਼ ਆਵਾਜਾਈ ਵਿਧੀ (PVT ਵਿਧੀ), ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾਂ (HTCVD ਵਿਧੀ), ਤਰਲ ਪੜਾਅ ਵਿਧੀ, ਆਦਿ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਇਹਨਾਂ ਵਿੱਚੋਂ, PVT ਵਿਧੀ ਵਧੇਰੇ ਪਰਿਪੱਕ ਹੈ ਅਤੇ ਉਦਯੋਗਿਕ ਪੁੰਜ ਉਤਪਾਦਨ ਲਈ ਵਧੇਰੇ ਢੁਕਵੀਂ ਹੈ।

ਅਖੌਤੀ PVT ਵਿਧੀ ਦਾ ਅਰਥ ਹੈ SiC ਬੀਜ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੂੰ ਕਰੂਸੀਬਲ ਦੇ ਉੱਪਰ ਰੱਖਣਾ, ਅਤੇ SiC ਪਾਊਡਰ ਨੂੰ ਕੱਚੇ ਮਾਲ ਵਜੋਂ ਕਰੂਸੀਬਲ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਰੱਖਣਾ। ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਘੱਟ ਦਬਾਅ ਦੇ ਬੰਦ ਵਾਤਾਵਰਣ ਵਿੱਚ, SiC ਪਾਊਡਰ ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਅਤੇ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ ਅੰਤਰ ਦੀ ਕਿਰਿਆ ਦੇ ਅਧੀਨ ਸਬਲਿਮੇਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਉੱਪਰ ਵੱਲ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਇਸਨੂੰ ਬੀਜ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਨੇੜੇ ਲਿਜਾਣ ਅਤੇ ਫਿਰ ਇੱਕ ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਟਿਡ ਅਵਸਥਾ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਇਸਨੂੰ ਦੁਬਾਰਾ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਕਰਨ ਦਾ ਇੱਕ ਤਰੀਕਾ। ਇਹ ਵਿਧੀ SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਆਕਾਰ ਅਤੇ ਖਾਸ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਰੂਪਾਂ ਦੇ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ।
ਹਾਲਾਂਕਿ, SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਉਗਾਉਣ ਲਈ PVT ਵਿਧੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਨ ਲਈ ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਦੀ ਵਿਕਾਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੌਰਾਨ ਹਮੇਸ਼ਾਂ ਢੁਕਵੀਆਂ ਵਿਕਾਸ ਸਥਿਤੀਆਂ ਨੂੰ ਬਣਾਈ ਰੱਖਣ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਨਹੀਂ ਤਾਂ ਇਹ ਜਾਲੀ ਵਿਕਾਰ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਵੇਗਾ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੀ ਗੁਣਵੱਤਾ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰੇਗਾ। ਹਾਲਾਂਕਿ, SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦਾ ਵਾਧਾ ਇੱਕ ਬੰਦ ਜਗ੍ਹਾ ਵਿੱਚ ਪੂਰਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਕੁਝ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਨਿਗਰਾਨੀ ਵਿਧੀਆਂ ਅਤੇ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਵੇਰੀਏਬਲ ਹਨ, ਇਸ ਲਈ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨਿਯੰਤਰਣ ਮੁਸ਼ਕਲ ਹੈ।

PVT ਵਿਧੀ ਦੁਆਰਾ SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਉਗਾਉਣ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ, ਸਟੈਪ ਫਲੋ ਗ੍ਰੋਥ ਮੋਡ (ਸਟੈਪ ਫਲੋ ਗ੍ਰੋਥ) ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਰੂਪ ਦੇ ਸਥਿਰ ਵਿਕਾਸ ਲਈ ਮੁੱਖ ਵਿਧੀ ਮੰਨਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਵਾਸ਼ਪੀਕਰਨ ਕੀਤੇ Si ਪਰਮਾਣੂ ਅਤੇ C ਪਰਮਾਣੂ ਤਰਜੀਹੀ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕਿੰਕ ਪੁਆਇੰਟ 'ਤੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਤਹ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਨਾਲ ਜੁੜਨਗੇ, ਜਿੱਥੇ ਉਹ ਨਿਊਕਲੀਏਟ ਹੋਣਗੇ ਅਤੇ ਵਧਣਗੇ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਹਰੇਕ ਕਦਮ ਸਮਾਨਾਂਤਰ ਅੱਗੇ ਵਹਿ ਜਾਵੇਗਾ। ਜਦੋਂ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਤਹ 'ਤੇ ਕਦਮ ਦੀ ਚੌੜਾਈ ਐਡਾਟੋਮ ਦੇ ਪ੍ਰਸਾਰ ਮੁਕਤ ਮਾਰਗ ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਵੱਡੀ ਗਿਣਤੀ ਵਿੱਚ ਐਡਾਟੋਮ ਇਕੱਠੇ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਬਣਿਆ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਟਾਪੂ ਵਰਗਾ ਵਿਕਾਸ ਮੋਡ ਸਟੈਪ ਫਲੋ ਵਿਕਾਸ ਮੋਡ ਨੂੰ ਨਸ਼ਟ ਕਰ ਦੇਵੇਗਾ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ 4H ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਬਣਤਰ ਦੀ ਜਾਣਕਾਰੀ ਦਾ ਨੁਕਸਾਨ ਹੋਵੇਗਾ, ਜਿਸਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਕਈ ਨੁਕਸ ਹੋਣਗੇ। ਇਸ ਲਈ, ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਪੈਰਾਮੀਟਰਾਂ ਦੇ ਸਮਾਯੋਜਨ ਨੂੰ ਸਤਹ ਸਟੈਪ ਬਣਤਰ ਦੇ ਨਿਯੰਤਰਣ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਪੌਲੀਮੋਰਫਿਕ ਨੁਕਸਾਂ ਦੇ ਉਤਪਾਦਨ ਨੂੰ ਦਬਾਉਣਾ, ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਰੂਪ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਦੇ ਉਦੇਸ਼ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ, ਅਤੇ ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਤਿਆਰ ਕਰਨਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ।

ਸਭ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤੇ ਗਏ SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਾਧੇ ਦੇ ਢੰਗ ਵਜੋਂ, ਭੌਤਿਕ ਭਾਫ਼ ਆਵਾਜਾਈ ਵਿਧੀ ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਸਭ ਤੋਂ ਮੁੱਖ ਧਾਰਾ ਵਿਕਾਸ ਵਿਧੀ ਹੈ। ਹੋਰ ਤਰੀਕਿਆਂ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ, ਇਸ ਵਿਧੀ ਵਿੱਚ ਵਿਕਾਸ ਉਪਕਰਣਾਂ ਲਈ ਘੱਟ ਲੋੜਾਂ, ਇੱਕ ਸਧਾਰਨ ਵਿਕਾਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ, ਮਜ਼ਬੂਤ ​​ਨਿਯੰਤਰਣਯੋਗਤਾ, ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਸੰਪੂਰਨ ਵਿਕਾਸ ਖੋਜ, ਅਤੇ ਪਹਿਲਾਂ ਹੀ ਉਦਯੋਗਿਕ ਉਪਯੋਗ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਚੁੱਕੀ ਹੈ। HTCVD ਵਿਧੀ ਦਾ ਫਾਇਦਾ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਸੰਚਾਲਕ (n, p) ਅਤੇ ਉੱਚ-ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਵਾਲੇ ਅਰਧ-ਇੰਸੂਲੇਟਿੰਗ ਵੇਫਰਾਂ ਨੂੰ ਵਧਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਡੋਪਿੰਗ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਵੇਫਰ ਵਿੱਚ ਕੈਰੀਅਰ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ 3×1013~5×1019/cm3 ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਵਿਵਸਥਿਤ ਹੋ ਸਕੇ। ਨੁਕਸਾਨ ਉੱਚ ਤਕਨੀਕੀ ਥ੍ਰੈਸ਼ਹੋਲਡ ਅਤੇ ਘੱਟ ਮਾਰਕੀਟ ਸ਼ੇਅਰ ਹਨ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਤਰਲ-ਪੜਾਅ SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਾਧੇ ਦੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਪਰਿਪੱਕ ਹੁੰਦੀ ਰਹਿੰਦੀ ਹੈ, ਇਹ ਭਵਿੱਖ ਵਿੱਚ ਪੂਰੇ SiC ਉਦਯੋਗ ਨੂੰ ਅੱਗੇ ਵਧਾਉਣ ਵਿੱਚ ਵੱਡੀ ਸੰਭਾਵਨਾ ਦਿਖਾਏਗੀ ਅਤੇ SiC ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਾਧੇ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਨਵਾਂ ਸਫਲਤਾ ਬਿੰਦੂ ਹੋਣ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ ਹੈ।