ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 3 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਤਿੰਨ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਤਕਨੀਕਾਂ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦਾ ਉਦੇਸ਼ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੂੰ ਉੱਚ ਗੁਣਵੱਤਾ ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨਾ ਹੈ: ਤਰਲ ਪੜਾਅ ਐਪੀਟੈਕਸੀ (LPE), ਭੌਤਿਕ ਭਾਫ਼ ਆਵਾਜਾਈ (PVT), ਅਤੇ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾਂ (HTCVD)। PVT SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸਥਾਪਿਤ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਵੇਫਰ ਨਿਰਮਾਤਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਹਾਲਾਂਕਿ, ਤਿੰਨੋਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਵਿਕਸਤ ਅਤੇ ਨਵੀਨਤਾਕਾਰੀ ਹੋ ਰਹੀਆਂ ਹਨ। ਇਹ ਕਹਿਣਾ ਅਜੇ ਸੰਭਵ ਨਹੀਂ ਹੈ ਕਿ ਭਵਿੱਖ ਵਿੱਚ ਕਿਹੜੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਅਪਣਾਇਆ ਜਾਵੇਗਾ। ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਹਾਲ ਹੀ ਦੇ ਸਾਲਾਂ ਵਿੱਚ ਘੋਲ ਵਿਕਾਸ ਦੁਆਰਾ ਪੈਦਾ ਕੀਤੇ ਗਏ ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੀ ਕਾਫ਼ੀ ਦਰ ਨਾਲ ਰਿਪੋਰਟ ਕੀਤੀ ਗਈ ਹੈ, ਤਰਲ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ SiC ਬਲਕ ਵਿਕਾਸ ਲਈ ਸਬਲਿਮੇਸ਼ਨ ਜਾਂ ਡਿਪੋਜ਼ੀਸ਼ਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨਾਲੋਂ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਹ P-ਕਿਸਮ ਦੇ SiC ਸਬਸਟਰੇਟ (ਸਾਰਣੀ 3) [33, 34] ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਉੱਤਮਤਾ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਚਿੱਤਰ 3: ਤਿੰਨ ਪ੍ਰਮੁੱਖ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਾਸ ਤਕਨੀਕਾਂ ਦੀ ਯੋਜਨਾਬੱਧ: (a) ਤਰਲ ਪੜਾਅ ਐਪੀਟੈਕਸੀ; (b) ਭੌਤਿਕ ਭਾਫ਼ ਆਵਾਜਾਈ; (c) ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾਂ
ਸਾਰਣੀ 3: SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ [33, 34] ਵਧਾਉਣ ਲਈ LPE, PVT ਅਤੇ HTCVD ਦੀ ਤੁਲਨਾ
ਘੋਲ ਵਾਧਾ ਮਿਸ਼ਰਿਤ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰਾਂ ਨੂੰ ਤਿਆਰ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਮਿਆਰੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਹੈ [36]। 1960 ਦੇ ਦਹਾਕੇ ਤੋਂ, ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਘੋਲ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਸਤ ਕਰਨ ਦੀ ਕੋਸ਼ਿਸ਼ ਕੀਤੀ ਹੈ [37]। ਇੱਕ ਵਾਰ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਵਿਕਸਤ ਹੋ ਜਾਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਵਿਕਾਸ ਸਤਹ ਦੇ ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਨੂੰ ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਘੋਲ ਵਿਧੀ ਨੂੰ ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਇੰਗੌਟਸ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਵਾਅਦਾ ਕਰਨ ਵਾਲੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਘੋਲ ਵਾਧੇ ਲਈ, Si ਸਰੋਤ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਸ਼ੁੱਧ Si ਪਿਘਲਣ ਤੋਂ ਪੈਦਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ ਕਿ ਗ੍ਰਾਫਾਈਟ ਕਰੂਸੀਬਲ ਦੋਹਰੇ ਉਦੇਸ਼ਾਂ ਦੀ ਪੂਰਤੀ ਕਰਦਾ ਹੈ: ਹੀਟਰ ਅਤੇ C ਘੋਲਨ ਵਾਲਾ ਸਰੋਤ। SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਆਦਰਸ਼ ਸਟੋਈਚਿਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਅਨੁਪਾਤ ਦੇ ਅਧੀਨ ਵਧਣ ਦੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਸੰਭਾਵਨਾ ਰੱਖਦੇ ਹਨ ਜਦੋਂ C ਅਤੇ Si ਦਾ ਅਨੁਪਾਤ 1 ਦੇ ਨੇੜੇ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਘੱਟ ਨੁਕਸ ਘਣਤਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ [28]। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਦੇ ਦਬਾਅ 'ਤੇ, SiC ਕੋਈ ਪਿਘਲਣ ਬਿੰਦੂ ਨਹੀਂ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਲਗਭਗ 2,000 °C ਤੋਂ ਵੱਧ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਵਾਸ਼ਪੀਕਰਨ ਦੁਆਰਾ ਸਿੱਧਾ ਸੜ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਸਿਧਾਂਤਕ ਉਮੀਦਾਂ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, SiC ਪਿਘਲਣਾ, ਸਿਰਫ Si-C ਬਾਈਨਰੀ ਪੜਾਅ ਚਿੱਤਰ (ਚਿੱਤਰ 4) ਤੋਂ ਦੇਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜੋ ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਅਤੇ ਘੋਲ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੁਆਰਾ ਦੇਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। Si ਪਿਘਲਣ ਵਿੱਚ C ਜਿੰਨਾ ਉੱਚਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, 1at.% ਤੋਂ 13at.% ਤੱਕ ਬਦਲਦਾ ਹੈ। ਡਰਾਈਵਿੰਗ C ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ, ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਓਨੀ ਹੀ ਤੇਜ਼ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਵਿਕਾਸ ਦਾ ਘੱਟ C ਬਲ C ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜੋ 109 Pa ਦੇ ਦਬਾਅ ਅਤੇ 3,200 °C ਤੋਂ ਉੱਪਰ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਹਾਵੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਇੱਕ ਨਿਰਵਿਘਨ ਸਤ੍ਹਾ ਪੈਦਾ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ [22, 36-38]। 1,400 ਅਤੇ 2,800 °C ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ, Si ਪਿਘਲਣ ਵਿੱਚ C ਦੀ ਘੁਲਣਸ਼ੀਲਤਾ 1at.% ਤੋਂ 13at.% ਤੱਕ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਵਿਕਾਸ ਦੀ ਪ੍ਰੇਰਕ ਸ਼ਕਤੀ C ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਹੈ ਜੋ ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਅਤੇ ਘੋਲ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। C ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਜਿੰਨਾ ਉੱਚਾ ਹੋਵੇਗਾ, ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਓਨੀ ਹੀ ਤੇਜ਼ ਹੋਵੇਗੀ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਘੱਟ C ਸੁਪਰਸੈਚੁਰੇਸ਼ਨ ਇੱਕ ਨਿਰਵਿਘਨ ਸਤ੍ਹਾ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ [22, 36-38]।
ਚਿੱਤਰ 4: Si-C ਬਾਈਨਰੀ ਪੜਾਅ ਚਿੱਤਰ [40]
ਡੋਪਿੰਗ ਟ੍ਰਾਂਜਿਸ਼ਨ ਮੈਟਲ ਐਲੀਮੈਂਟਸ ਜਾਂ ਦੁਰਲੱਭ-ਧਰਤੀ ਤੱਤ ਨਾ ਸਿਰਫ਼ ਵਿਕਾਸ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ ਬਲਕਿ Si ਪਿਘਲਣ ਵਿੱਚ ਕਾਰਬਨ ਘੁਲਣਸ਼ੀਲਤਾ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਬਿਹਤਰ ਬਣਾਉਣ ਦਾ ਇੱਕੋ ਇੱਕ ਤਰੀਕਾ ਜਾਪਦਾ ਹੈ। ਟ੍ਰਾਂਜਿਸ਼ਨ ਗਰੁੱਪ ਧਾਤਾਂ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80], ਆਦਿ ਜਾਂ ਦੁਰਲੱਭ ਧਰਤੀ ਧਾਤਾਂ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ Ce [81], Y [82], Sc, ਆਦਿ ਨੂੰ Si ਪਿਘਲਣ ਵਿੱਚ ਜੋੜਨ ਨਾਲ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਸੰਤੁਲਨ ਦੇ ਨੇੜੇ ਇੱਕ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਕਾਰਬਨ ਘੁਲਣਸ਼ੀਲਤਾ 50at.% ਤੋਂ ਵੱਧ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, LPE ਤਕਨੀਕ SiC ਦੀ P-ਟਾਈਪ ਡੋਪਿੰਗ ਲਈ ਅਨੁਕੂਲ ਹੈ, ਜਿਸਨੂੰ Al ਨੂੰ ਮਿਸ਼ਰਤ ਕਰਕੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਘੋਲਕ [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]। ਹਾਲਾਂਕਿ, Al ਦੇ ਸ਼ਾਮਲ ਹੋਣ ਨਾਲ P-ਟਾਈਪ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ [49, 56] ਦੀ ਰੋਧਕਤਾ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਡੋਪਿੰਗ ਅਧੀਨ N-ਟਾਈਪ ਵਾਧੇ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ,
ਘੋਲ ਦਾ ਵਾਧਾ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੱਕ ਅਯੋਗ ਗੈਸ ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ ਹੀਲੀਅਮ (He) ਆਰਗਨ ਨਾਲੋਂ ਮਹਿੰਗਾ ਹੈ, ਪਰ ਇਸਦੀ ਘੱਟ ਲੇਸ ਅਤੇ ਉੱਚ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ (ਆਰਗਨ ਦਾ 8 ਗੁਣਾ) [85] ਦੇ ਕਾਰਨ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਵਿਦਵਾਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਇਸਨੂੰ ਪਸੰਦ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। 4H-SiC ਵਿੱਚ ਮਾਈਗ੍ਰੇਸ਼ਨ ਦਰ ਅਤੇ Cr ਸਮੱਗਰੀ He ਅਤੇ Ar ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਦੇ ਅਧੀਨ ਸਮਾਨ ਹਨ, ਇਹ ਸਾਬਤ ਹੋਇਆ ਹੈ ਕਿ ਬੀਜ ਧਾਰਕ ਦੇ ਵੱਡੇ ਤਾਪ ਦੇ ਵਿਗਾੜ ਦੇ ਕਾਰਨ ਇਸਦੇ ਅਧੀਨ ਵਿਕਾਸ Ar ਦੇ ਅਧੀਨ ਵਿਕਾਸ ਨਾਲੋਂ ਉੱਚ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਵਿੱਚ ਨਤੀਜਾ ਦਿੰਦਾ ਹੈ [68]। ਉਹ ਵਧੇ ਹੋਏ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਅੰਦਰ ਖਾਲੀਪਣ ਅਤੇ ਘੋਲ ਵਿੱਚ ਸਵੈ-ਚਾਲਿਤ ਨਿਊਕਲੀਏਸ਼ਨ ਨੂੰ ਰੋਕਦਾ ਹੈ, ਫਿਰ, ਇੱਕ ਨਿਰਵਿਘਨ ਸਤਹ ਰੂਪ ਵਿਗਿਆਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ [86]।
ਇਸ ਪੇਪਰ ਵਿੱਚ SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ, ਉਪਯੋਗਾਂ ਅਤੇ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ, ਅਤੇ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੂੰ ਉਗਾਉਣ ਦੇ ਤਿੰਨ ਮੁੱਖ ਤਰੀਕਿਆਂ ਬਾਰੇ ਜਾਣਕਾਰੀ ਦਿੱਤੀ ਗਈ ਹੈ। ਅਗਲੇ ਭਾਗਾਂ ਵਿੱਚ, ਮੌਜੂਦਾ ਘੋਲ ਵਿਕਾਸ ਤਕਨੀਕਾਂ ਅਤੇ ਸੰਬੰਧਿਤ ਮੁੱਖ ਮਾਪਦੰਡਾਂ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਕੀਤੀ ਗਈ। ਅੰਤ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਕੋਣ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਘੋਲ ਵਿਧੀ ਰਾਹੀਂ SiC ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਥੋਕ ਵਾਧੇ ਸੰਬੰਧੀ ਚੁਣੌਤੀਆਂ ਅਤੇ ਭਵਿੱਖ ਦੇ ਕੰਮਾਂ ਬਾਰੇ ਚਰਚਾ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ।
ਪੋਸਟ ਸਮਾਂ: ਜੁਲਾਈ-01-2024