3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, SiC монокристаллын югары сыйфатлы һәм нәтиҗәле итү өчен өч доминант ысул бар: сыек фазалы эпитаксия (LPE), физик пар ташу (PVT) һәм югары температуралы химик пар утырту (HTCVD). PVT - SiC монокристаллын җитештерү өчен яхшы урнаштырылган процесс, ул зур пластина җитештерүчеләрдә киң кулланыла.
Шулай да, өч процесс та тиз үсештә һәм инновацияләр белән тулылана. Киләчәктә кайсы процесс киң кулланылачагын әлегә фаразлау мөмкин түгел. Аерым алганда, соңгы елларда эремә үсеше нәтиҗәсендә югары сыйфатлы SiC монокристаллы шактый тизлек белән җитештерелүе турында хәбәр ителә, сыек фазада SiC күләменең артуы сублимация яки утырту процессына караганда түбәнрәк температура таләп итә, һәм ул P-типтагы SiC субстратларын җитештерүдә югары сыйфат күрсәтә (3 нче таблица) [33, 34].
3 нче рәсем: Өч доминант SiC монокристалл үстерү ысулының схемасы: (а) сыек фазалы эпитаксия; (б) физик пар ташу; (в) югары температуралы химик пар утырту
3 нче таблица: SiC монокристалларын үстерү өчен LPE, PVT һәм HTCVD чагыштырмасы [33, 34]
Эремә үсеше - кушылма ярымүткәргечләр әзерләү өчен стандарт технология [36]. 1960 еллардан бирле тикшеренүчеләр эремәдәге кристаллны эшләп чыгарырга тырыштылар [37]. Технология эшләнгәч, үсеш өслегенең артык туендырылуын яхшы контрольдә тотарга мөмкин, бу эремә ысулын югары сыйфатлы монокристалл коелмаларын алу өчен өметле технология итә.
SiC монокристаллы эремә үсеше өчен, Si чыганагы югары саф Si эремәсеннән килә, ә графит тигеле ике максатны үти: җылыткыч һәм C эретелгән матдә чыганагы. SiC монокристаллары идеаль стехиометрик нисбәт астында, C һәм Si нисбәте 1 гә якын булганда, үсү ихтималы югарырак, бу кимчелек тыгызлыгының түбән булуын күрсәтә [28]. Ләкин, атмосфера басымында SiC эрү ноктасын күрсәтми һәм якынча 2000 °C тан артык температурада парга әйләнү аша турыдан-туры таркала. Теоретик фаразлар буенча, SiC эремәләре температура градиенты һәм эремә системасы буенча Si-C икелек фаза диаграммасыннан (4 нче рәсем) күренгәнчә, бары тик каты шартларда гына барлыкка килә ала. Si эремәсендә C югарырак булган саен, үсеш тизлеге дә тизрәк була, ә үсешнең түбән C көче - 109 Па басым һәм 3200 °C тан югары температура өстенлек иткән C артык туендыру. Ул артык туендырылганда тигез өслек барлыкка китерә ала [22, 36-38]. 1400 һәм 2800 °C арасындагы температурада, Si эремәсендә C эрүчәнлеге 1at.% тан 13at.% ка кадәр үзгәрә. Үсешнең хәрәкәтләндергеч көче - температура градиенты һәм эремә системасы өстенлек иткән C артык туендырылганлыгы. C артык туендырылганлыгы югарырак булган саен, үсеш тизлеге тизрәк була, ә C артык туендырылганлыгы түбән булганда тигез өслек барлыкка килә [22, 36-38].
4 нче рәсем: Si-C икеле фаза диаграммасы [40]
Күчү металл элементларын яки сирәк җир элементларын легирлау үсеш температурасын нәтиҗәле рәвештә киметү белән беррәттән, Si эремәсендә углеродның эрүчәнлеген кискен яхшыртудың бердәнбер ысулы булып күренә. Si эремәсенә Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80] һ.б. кебек күчеш төркеме металларын яки Ce [81], Y [82], Sc һ.б. кебек сирәк җир металларын өстәү термодинамик тигезлеккә якын хәлдә углеродның эрүчәнлеген 50at.% тан арттырырга мөмкинлек бирә. Моннан тыш, LPE ысулы SiC-ның P-тип легирлавы өчен уңайлы, моңа Al-ны легирлау юлы белән ирешеп була.
эреткеч [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Ләкин, Al кушылуы P-типтагы SiC монокристалларының каршылыгы артуга китерә [49, 56]. Азот легирлавы астында N-типтагы үсештән тыш,
Эремә үсеше, гадәттә, инерт газ атмосферасында бара. Гелий (He) аргонга караганда кыйммәтрәк булса да, күп галимнәр аны түбәнрәк ябышлыгы һәм югарырак җылылык үткәрүчәнлеге (аргонга караганда 8 тапкыр) аркасында хуплыйлар [85]. 4H-SiCдагы миграция тизлеге һәм Cr күләме He һәм Ar атмосферасында охшаш, орлык тотучының зуррак җылылык бүленеше аркасында He астында үсеш Ar астында үсешкә караганда югарырак үсеш темпына китерә дип исбатланган [68]. He үскән кристалл эчендә бушлыклар барлыкка килүенә һәм эремәдә үзеннән-үзе төшүенә комачаулый, шуның белән тигез өслек морфологиясе алырга мөмкин [86].
Бу мәкаләдә SiC җайланмаларының үсеше, кулланылышы һәм үзлекләре, шулай ук SiC монокристалларын үстерүнең өч төп ысулы тәкъдим ителде. Түбәндәге бүлекләрдә хәзерге эремә үстерү ысуллары һәм аңа туры килә торган төп параметрлар каралды. Ахырда, эремә ысулы ярдәмендә SiC монокристалларын күпләп үстерүгә кагылышлы кыенлыклар һәм киләчәк эшләр турында фикер алышу өчен караш тәкъдим ителде.
Бастырылган вакыты: 2024 елның 1 июле