3-nji suratda görkezilişi ýaly, SiC monokristalyny ýokary hilli we netijeli üpjün etmek üçin niýetlenen üç esasy usul bar: suwuk fazaly epitaksiýa (LPE), fiziki bug daşamak (PVT) we ýokary temperaturaly himiki bug çökündisi (HTCVD). PVT, esasy wafer öndürijilerinde giňden ulanylýan SiC monokristalyny öndürmek üçin giňden ýaýran prosesdir.
Şeýle-de bolsa, üç prosesiň hemmesi çalt ösýär we täzelenýär. Geljekde haýsy prosesiň giňden ulanyljakdygyny heniz anyklamak mümkin däl. Hususan-da, soňky ýyllarda erginiň ösüşi bilen uly tizlikde öndürilen ýokary hilli SiC monokristalynyň bardygy habar berildi, suwuk fazada SiC-niň köpçülikleýin ösüşi sublimasiýa ýa-da çökündi prosesine garanyňda has pes temperatura talap edýär we P-tipli SiC substratlaryny öndürmekde ajaýyplygy görkezýär (3-nji tablisa) [33, 34].
3-nji surat: Üç sany agdyklyk edýän SiC monokristal ösüş usullarynyň shemasy: (a) suwuk fazaly epitaksiýa; (b) fiziki bug daşamak; (c) ýokary temperaturaly himiki bug çökündisi
3-nji tablisa: SiC monokristallaryny ösdürmek üçin LPE, PVT we HTCVD-niň deňeşdirilmegi [33, 34]
Ergin ösüşi birleşme ýarymgeçirijileri taýýarlamak üçin standart tehnologiýadyr [36]. 1960-njy ýyllardan bäri ylmy işgärler erginde kristal işläp düzmäge synanyşdylar [37]. Tehnologiýa işlenip düzülenden soň, ösüş ýüzüniň artykmaç doýgunlygyny gowy gözegçilikde saklap bolýar, bu bolsa ergin usulyny ýokary hilli monokristal külçelerini almak üçin geljegi uly tehnologiýa öwürýär.
SiC monokristalynyň ergin ösüşi üçin Si çeşmesi ýokary derejede arassa Si ergininden gelip çykýar, grafit tigel bolsa iki maksada hyzmat edýär: gyzdyryjy we C ergin çeşmesi. SiC monokristallarynyň ideal stehiometrik gatnaşykda ösmegi has ähtimal, C we Si gatnaşygy 1-e golaý bolanda, bu bolsa kemçilik dykyzlygynyň pesdigini görkezýär [28]. Şeýle-de bolsa, atmosfera basyşynda SiC ereme nokadyny görkezmeýär we 2000 °C töwereginden ýokary temperaturada buglanma arkaly gönüden-göni parçalanýar. Teoriýa garaşmalaryna görä, SiC erginleri diňe temperatura gradienti we ergin ulgamy arkaly Si-C binar faza diagrammasyndan (4-nji surat) görnüşi ýaly güýçli ýagdaýlarda emele gelip bilýär. Si ergininde C näçe ýokary bolsa, 1at.% -den 13at.% -e çenli üýtgeýär. Hereketlendiriji C artykmaç doýgunlygy, ösüş tizligi şonça çalt bolýar, ösüşiň pes C güýji bolsa, 109 Pa basyş we 3200 °C-den ýokary temperatura agdyklyk edýän C artykmaç doýgunlygydyr. Ol artykmaç doýgunlyk tekiz ýüz emele getirip bilýär [22, 36-38]. 1400 we 2800 °C aralygyndaky temperaturada, Si ergininde C-iň eremegi 1at.% -den 13at.% -e çenli üýtgeýär. Ösüşiň hereketlendiriji güýji temperatura gradienti we ergin ulgamy tarapyndan agdyklyk edilýän C artykmaç doýgunlygydyr. C artykmaç doýgunlygy näçe ýokary bolsa, ösüş tizligi şonça çalt bolýar, pes C artykmaç doýgunlygy bolsa tekiz ýüz emele getirýär [22, 36-38].
4-nji surat: Si-C ikilik faza diagrammasy [40]
Geçiş metal elementlerini ýa-da seýrek toprak elementlerini lehimlemek diňe ösüş temperaturasyny netijeli peseltmek bilen çäklenmän, eýsem Si ergininde uglerodyň eremegini düýpli gowulandyrmagyň ýeke-täk ýoly bolup görünýär. Si erginine Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80] we ş.m. ýaly geçiş topary metallarynyň ýa-da Ce [81], Y [82], Sc we ş.m. ýaly seýrek toprak metallarynyň goşulmagy, termodinamik deňagramlylyga ýakyn ýagdaýda uglerodyň eremegini 50at.% -den geçmäge mümkinçilik berýär. Mundan başga-da, LPE usuly SiC-niň P-tipli lehimlenmegi üçin amatlydyr, muny Al-y lehimlemek arkaly gazanyp bolýar.
ergin [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Şeýle-de bolsa, Al-iň goşulmagy P-tipli SiC monokristallarynyň garşylygynyň ýokarlanmagyna getirýär [49, 56]. Azot goşundysy astynda N-tipli ösüşden başga-da,
Ergin ösüşi, adatça, inert gaz atmosferasynda dowam edýär. Gelium (He) argondan gymmat bolsa-da, köp alymlar tarapyndan pes ýapyşyklygy we ýokary ýylylyk geçirijiligi (argondan 8 esse) sebäpli has gowy görülýär [85]. 4H-SiC-däki migrasiýa tizligi we Cr mukdary He we Ar atmosferasynda meňzeş, tohum saklaýjynyň has uly ýylylyk ýaýramagy sebäpli Her-iň aşagynda ösüşiň Ar-iň aşagyndakydan has ýokary ösüş tizligine getirýändigi subut edildi [68]. Ol ösen kristalyň içinde boşluklaryň emele gelmegine we erginde öz-özünden ýadro döremegine päsgel berýär, şonda tekiz ýüz morfologiýasyny alyp bolýar [86].
Bu makalada SiC enjamlarynyň ösüşi, ulanylyşy we häsiýetleri, şeýle hem SiC monokristallaryny ösdürip ýetişdirmegiň üç esasy usuly tanyşdyryldy. Indiki bölümlerde häzirki ergin ösdürip ýetişdirmek usullary we degişli esasy parametrler gözden geçirildi. Ahyrsoňy, ergin usuly arkaly SiC monokristallarynyň köpçülikleýin ösdürilmegi bilen baglanyşykly kynçylyklary we geljekki işleri ara alyp maslahatlaşýan garaýyş teklip edildi.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 1-nji iýuly