Fig. 3లో చూపిన విధంగా, SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ను అధిక నాణ్యత మరియు సామర్థ్యంతో అందించడానికి లక్ష్యంగా ఉన్న మూడు ఆధిపత్య పద్ధతులు ఉన్నాయి: ద్రవ దశ ఎపిటాక్సీ (LPE), భౌతిక ఆవిరి రవాణా (PVT), మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (HTCVD). PVT అనేది SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి బాగా స్థిరపడిన ప్రక్రియ, ఇది ప్రధాన వేఫర్ తయారీదారులలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
అయితే, ఈ మూడు ప్రక్రియలు వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్నాయి మరియు నూతనంగా మారుతున్నాయి. భవిష్యత్తులో ఏ ప్రక్రియ విస్తృతంగా స్వీకరించబడుతుందో ఇంకా నిర్ధారించడం సాధ్యం కాలేదు. ముఖ్యంగా, ద్రావణ పెరుగుదల ద్వారా గణనీయమైన రేటుతో ఉత్పత్తి చేయబడిన అధిక-నాణ్యత SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ ఇటీవలి సంవత్సరాలలో నివేదించబడింది, ద్రవ దశలో SiC బల్క్ పెరుగుదలకు సబ్లిమేషన్ లేదా నిక్షేపణ ప్రక్రియ కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత అవసరం, మరియు ఇది P-రకం SiC ఉపరితలాలను ఉత్పత్తి చేయడంలో శ్రేష్ఠతను ప్రదర్శిస్తుంది (పట్టిక 3) [33, 34].
చిత్రం 3: మూడు ఆధిపత్య SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల పద్ధతుల యొక్క స్కీమాటిక్: (ఎ) ద్రవ దశ ఎపిటాక్సీ; (బి) భౌతిక ఆవిరి రవాణా; (సి) అధిక-ఉష్ణోగ్రత రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ
పట్టిక 3: పెరుగుతున్న SiC సింగిల్ క్రిస్టల్స్ కోసం LPE, PVT మరియు HTCVD ల పోలిక [33, 34]
ద్రావణ పెరుగుదల అనేది సమ్మేళన సెమీకండక్టర్లను తయారు చేయడానికి ఒక ప్రామాణిక సాంకేతికత [36]. 1960ల నుండి, పరిశోధకులు ద్రావణంలో ఒక స్ఫటికాన్ని అభివృద్ధి చేయడానికి ప్రయత్నించారు [37]. సాంకేతికత అభివృద్ధి చేయబడిన తర్వాత, వృద్ధి ఉపరితలం యొక్క సూపర్సాచురేషన్ను బాగా నియంత్రించవచ్చు, ఇది పరిష్కార పద్ధతిని అధిక-నాణ్యత గల సింగిల్ క్రిస్టల్ ఇంగోట్లను పొందేందుకు ఒక ఆశాజనక సాంకేతికతగా చేస్తుంది.
SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ యొక్క ద్రావణ పెరుగుదలకు, Si మూలం అత్యంత స్వచ్ఛమైన Si కరుగు నుండి ఉద్భవించగా, గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్ ద్వంద్వ ప్రయోజనాలకు ఉపయోగపడుతుంది: హీటర్ మరియు C ద్రావణ మూలం. C మరియు Si నిష్పత్తి 1కి దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు SiC సింగిల్ స్ఫటికాలు ఆదర్శ స్టోయికియోమెట్రిక్ నిష్పత్తిలో పెరిగే అవకాశం ఉంది, ఇది తక్కువ లోప సాంద్రతను సూచిస్తుంది [28]. అయితే, వాతావరణ పీడనం వద్ద, SiC ద్రవీభవన స్థానాన్ని చూపించదు మరియు 2,000 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద బాష్పీభవనం ద్వారా నేరుగా కుళ్ళిపోతుంది. సైద్ధాంతిక అంచనాల ప్రకారం, SiC కరుగుతుంది, సైద్ధాంతిక అంచనాల ప్రకారం, తీవ్రమైన కింద మాత్రమే ఏర్పడుతుంది, ఇది ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత మరియు ద్రావణ వ్యవస్థ ద్వారా Si-C బైనరీ దశ రేఖాచిత్రం (Fig. 4) నుండి కనిపిస్తుంది. Si మెల్ట్లో C ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే 1at.% నుండి 13at.% వరకు ఉంటుంది. డ్రైవింగ్ C సూపర్సాచురేషన్, వృద్ధి రేటు వేగంగా ఉంటుంది, అయితే పెరుగుదల యొక్క తక్కువ C శక్తి C సూపర్సాచురేషన్, ఇది 109 Pa ఒత్తిడి మరియు 3,200 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలను కలిగి ఉంటుంది. ఇది సూపర్సాచురేషన్ మృదువైన ఉపరితలాన్ని ఉత్పత్తి చేయగలదు [22, 36-38]. 1,400 మరియు 2,800 °C మధ్య ఉష్ణోగ్రతలు, Si ద్రవీభవనంలో C యొక్క ద్రావణీయత 1at.% నుండి 13at.% వరకు ఉంటుంది. పెరుగుదలకు చోదక శక్తి C సూపర్సాచురేషన్, ఇది ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత మరియు ద్రావణ వ్యవస్థ ద్వారా ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది. C సూపర్సాచురేషన్ ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, వృద్ధి రేటు అంత వేగంగా ఉంటుంది, అయితే తక్కువ C సూపర్సాచురేషన్ మృదువైన ఉపరితలాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది [22, 36-38].
చిత్రం 4: Si-C బైనరీ దశ రేఖాచిత్రం [40]
పరివర్తన లోహ మూలకాలు లేదా అరుదైన-భూమి మూలకాలను డోపింగ్ చేయడం వృద్ధి ఉష్ణోగ్రతను సమర్థవంతంగా తగ్గించడమే కాకుండా Si ద్రవీభవనంలో కార్బన్ ద్రావణీయతను తీవ్రంగా మెరుగుపరచడానికి ఏకైక మార్గంగా కనిపిస్తుంది. Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80], మొదలైన పరివర్తన సమూహ లోహాలను లేదా Ce [81], Y [82], Sc, మొదలైన అరుదైన భూమి లోహాలను Si ద్రవీభవనానికి జోడించడం వలన థర్మోడైనమిక్ సమతుల్యతకు దగ్గరగా ఉన్న స్థితిలో కార్బన్ ద్రావణీయత 50at.% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. అంతేకాకుండా, LPE సాంకేతికత SiC యొక్క P-రకం డోపింగ్కు అనుకూలంగా ఉంటుంది, దీనిని Al ను మిశ్రమం చేయడం ద్వారా సాధించవచ్చు.
ద్రావకం [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. అయితే, Al యొక్క విలీనం P-రకం SiC సింగిల్ స్ఫటికాల నిరోధకత పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది [49, 56]. నైట్రోజన్ డోపింగ్ కింద N-రకం పెరుగుదలతో పాటు,
ద్రావణం పెరుగుదల సాధారణంగా జడ వాయువు వాతావరణంలో కొనసాగుతుంది. హీలియం (He) ఆర్గాన్ కంటే ఖరీదైనది అయినప్పటికీ, దాని తక్కువ స్నిగ్ధత మరియు అధిక ఉష్ణ వాహకత (ఆర్గాన్ కంటే 8 రెట్లు) కారణంగా చాలా మంది పండితులు దీనిని ఇష్టపడతారు [85]. 4H-SiCలో వలస రేటు మరియు Cr కంటెంట్ He మరియు Ar వాతావరణంలో సమానంగా ఉంటాయి, సీడ్ హోల్డర్ యొక్క పెద్ద ఉష్ణ వెదజల్లే కారణంగా Ar కింద పెరుగుదల కంటే హెరెసల్ట్ల కింద పెరుగుదల అధిక వృద్ధి రేటులో ఉందని నిరూపించబడింది [68]. అతను పెరిగిన క్రిస్టల్ లోపల శూన్యాలు ఏర్పడటాన్ని మరియు ద్రావణంలో ఆకస్మిక న్యూక్లియేషన్ను అడ్డుకుంటాడు, అప్పుడు, మృదువైన ఉపరితల స్వరూపాన్ని పొందవచ్చు [86].
ఈ పత్రం SiC పరికరాల అభివృద్ధి, అనువర్తనాలు మరియు లక్షణాలను మరియు SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ను పెంచడానికి మూడు ప్రధాన పద్ధతులను పరిచయం చేసింది. కింది విభాగాలలో, ప్రస్తుత సొల్యూషన్ గ్రోత్ టెక్నిక్లు మరియు సంబంధిత కీలక పారామితులను సమీక్షించారు. చివరగా, సొల్యూషన్ పద్ధతి ద్వారా SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ల సమూహ వృద్ధికి సంబంధించిన సవాళ్లు మరియు భవిష్యత్తు పనులను చర్చించే ఒక దృక్పథాన్ని ప్రతిపాదించారు.
పోస్ట్ సమయం: జూలై-01-2024