Шта је раст кристала силицијума карбида?

Приближавање СИЦ-у | Принцип раста кристала силицијума Царбиде

У природи су кристали свуда, а њихова дистрибуција и пријава су веома опсежна. А различити кристали имају различите структуре, својства и методе припреме. Али њихова заједничка карактеристика је да се атоми у кристалу редовно уређују, а решетка са одређеном структуром се затим формира кроз периодично слагање у тродимензионалном простору. Стога појава кристалних материјала обично представља редован геометријски облик.

Силицон Царбиде Сингле Цристал Супстрат материјал (у даљем тексту СИЦ супстрат) је такође врста кристалних материјала. Припада широкој бандгап полуводичком материјалу и има предности високог напона отпорност на високу температуру, високу фреквенцију, низак губитак итд. Основни је материјал за припрему електронских уређаја за електронику и микроталасних РФ уређаја.

Кристална структура СИЦ-а

СИЦ је ИВ-ИВ једињење једињени полуводички материјал састављен од угљеника и силицијума у ​​стоихиометријском односу од 1: 1, а његова тврдоћа је други само дијамантским.

И атоми угљеника и силицијума имају 4 електрона валенције, који могу да формирају 4 ковалентне обвезнице. Основна структурна јединица СИЦ-а Цристал, Сиц Тетрахедрон, настаје из тетраедралног лепљења између силицијума и атома угљеника. Координациони број и силицијум и угљеника је 4, тј. Сваки атом угљеника има 4 силицијум атома око њега и сваки силицијум атом такође има 4 атома угљеника око њега.

Као кристални материјал, субстрат сиц такође има карактеристику периодичног слагања атомских слојева. Си-Ц диатомични слојеви се слажу у правцу [0001] у мали разлика у енергији обвезница између слојева, различити начини прикључка се лако генеришу између атомских слојева, што доводи до преко 200 сичких политипова. Уобичајени политипови укључују 2Х-СИЦ, 3Ц-СИЦ, 4Х-СИЦ, 6Х-СИЦ, 15Р-СИЦ, итд. Међу њима је низу за слагање у редоследу "АБЦБ" назван 4Х политипом. Иако различити политипови СИЦ-а имају исти хемијски састав, њихова физичка својства, посебно ширина опсега, мобилност носача и друге карактеристике су сасвим другачија. А својства 4Х политипа су погодније за полуводичке апликације.

2Х-сиц

4х-сиц

6Х-сиц

Параметри раста као што су температура и притисак значајно утичу на стабилност 4Х-СИЦ-а током процеса раста. Стога, како би се добио јединствени кристални материјал са високим квалитетом и униформном параметри као што су температура раста, притисак раста и стопа раста морају бити прецизно контролисане током припреме.

Метода припреме СИЦ-а: Метода физичке опреме за паре (ПВТ)

Тренутно су методе припреме силицијумског карбида физички метод транспорта паре (ПВТ), хемијска парамерна паре високе температуре (ХТЦВД) и метода течно фазе (ЛПЕ). А ПВТ је главна метода која је погодна за индустријску масовну производњу.

(а) Скица методе раста ПВТ-а за СИЦ бале и 

(б) 2Д визуализација раста ПВТ-а за слику Велике детаље о морфологији и интерфејсу раста кристала и услова

Током раста ПВТ-а, Цристал СИЦ семе је постављен на врх лопове, док је изворни материјал (Сички прах) постављен на дно. У затвореном окружењу са високим температурама и ниским притиском, сић прах сублимира, а затим преноси према горе у простору у близини семена под ефектом температуре градијента и разлике у концентрацији. И то ће прецизати након достизања преничеве државе. Овом методом могу се контролисати величина и политип СИЦ-а Цристал.

Међутим, ПВТ метода захтева одржавање одговарајућих услова раста током целог процеса раста, иначе ће довести до поремећаја решетке и формира нежељене недостатке. Поред тога, раст кристала СИЦ је завршен у затвореном простору са ограниченим методама праћења и многим променљивим, па је контрола процеса тешка.

Главни механизам за узгој једног кристала: раст протока корака

У процесу растућег система СИЦ-а путем ПВТ методе, раст протока корака сматра се главним механизмом за формирање појединачних кристала. Испарени СИ и Ц атоми преферирано ће се везати са атомима на кристалној површини на степеницама и кинковима, где ће језгродити и расти, тако да паралелно сноси сваки корак у паралелно. Када је ширина између сваког корака на површини раста далеко већа од бесплатног пута дифузије, велики број адсорбованих атома може агломерати и формирати дводимензионално острво, што ће уништити режим раста протока корака, што резултира стварањем других политипова, што је у наставку других политипова, што ће се формирати режим степена протока, што ће умањити режим протока протока, што ће уништити режим протока протока, што ће уништити режим протока протока, што ће се умањити режим протока протока Стога је прилагођавање параметара процеса има за циљ да контролише структуру корака на површини раста, како би се спречило формирање нежељених политипова и постизање циља прибављања 4Х јединствене кристалне структуре и коначно припремајући висококвалитетне кристале.

Раст протока корака за појединог кристала сића

Раст кристала је само први корак за припрему висококвалитетне СИЦ подлоге. Пре употребе, 4Х-сиц ингот треба да прође кроз низ процеса, као што су резање, лазање, ожаловање, полирање, чишћење и прегледавање. Као тежак, али крхки материјал, сић појединачни кристал такође има високе техничке захтеве за кораке од стране. Свака оштећења настала у сваком поступку може имати одређену наследност, трансферира на следећи процес и коначно утичу на квалитет производа. Стога је ефикасна технологија водитеља за СИЦ подлогу такође привлачи пажњу индустрије.