Miks paistab 3C-SiC paljude SiC polümorfide seas silma? - VeTeki pooljuht

TaustSiC

Ränikarbiid (SiC)on oluline tipptasemel täppispooljuhtmaterjal. Tänu heale kõrgele temperatuurile vastupidavusele, korrosioonikindlusele, kulumiskindlusele, kõrgel temperatuuril mehaanilistele omadustele, oksüdatsioonikindlusele ja muudele omadustele on sellel laialdased väljavaated kõrgtehnoloogilistes valdkondades, nagu pooljuhid, tuumaenergia, riigikaitse ja kosmosetehnoloogia.

Seni üle 200SiC kristallstruktuuridon kinnitatud, peamised tüübid on kuusnurksed (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) ja kuupmeetrilised 3C-SiC. Nende hulgas määravad 3C-SiC võrdsed struktuuriomadused kindlaks, et seda tüüpi pulbril on parem loomulik sfäärilisus ja tihedad virnastamisomadused kui α-SiC, seega on sellel parem jõudlus täppislihvimisel, keraamilistel toodetel ja muudes valdkondades. Praegu on mitmed põhjused viinud selleni, et 3C-SiC uute materjalide suurepärane jõudlus ei ole saavutanud suuremahulisi tööstuslikke rakendusi.

Paljude ränikarbiidi polütüüpide hulgas on 3C-SiC ainus kuubikujuline polütüüp, tuntud ka kui β-SiC. Selles kristallstruktuuris eksisteerivad Si ja C aatomid võres üks-ühele vahekorras ning iga aatomit ümbritseb neli heterogeenset aatomit, moodustades tugevate kovalentsete sidemetega tetraeedrilise struktuuriüksuse. 3C-SiC struktuurne tunnus seisneb selles, et Si-C kaheaatomilised kihid on järjestatud korduvalt järjekorras ABC-ABC-… ja iga ühikrakk sisaldab kolme sellist kaheaatomilist kihti, mida nimetatakse C3 esituseks; 3C-SiC kristallstruktuur on näidatud alloleval joonisel:

Praegu on räni (Si) toiteseadmetes kõige sagedamini kasutatav pooljuhtmaterjal. Kuid Si jõudluse tõttu on ränipõhised toiteseadmed piiratud. Võrreldes 4H-SiC ja 6H-SiC, on 3C-SiC toatemperatuuril kõrgeim teoreetiline elektronide liikuvus (1000 cm·V^-1·S^-1) ja sellel on MOS-seadmete rakendustes rohkem eeliseid. Samal ajal on 3C-SiC-l ka suurepärased omadused, nagu kõrge läbilöögipinge, hea soojusjuhtivus, kõrge kõvadus, lai ribalaius, kõrge temperatuurikindlus ja kiirguskindlus. Seetõttu on sellel suur potentsiaal elektroonikas, optoelektroonikas, andurites ja rakendustes ekstreemsetes tingimustes, edendades sellega seotud tehnoloogiate arendamist ja innovatsiooni ning näidates laialdast kasutuspotentsiaali paljudes valdkondades:

Esiteks: eriti kõrgepinge, kõrge sagedusega ja kõrge temperatuuriga keskkondades muudavad 3C-SiC kõrge läbilöögipinge ja elektronide suur liikuvus selle ideaalseks valikuks toiteseadmete, nagu MOSFET, tootmiseks. 

Teiseks: 3C-SiC kasutamine nanoelektroonikas ja mikroelektromehaanilistes süsteemides (MEMS) saab kasu selle ühilduvusest ränitehnoloogiaga, võimaldades toota nanomõõtmelisi struktuure, nagu nanoelektroonika ja nanoelektromehaanilised seadmed. 

Kolmandaks: laia ribalaiusega pooljuhtmaterjalina sobib 3C-SiC siniste valgusdioodide (LED) valmistamiseks. Selle kasutamine valgustuses, kuvatehnoloogias ja laserites on pälvinud tähelepanu tänu oma suurele valgustõhususele ja hõlpsale dopingule[9]. Neljandaks: samal ajal kasutatakse 3C-SiC-d asenditundlike detektorite, eriti külgsuunalisel fotogalvaanilisel efektil põhinevate laserpunktide asukohatundlike detektorite tootmiseks, mis näitavad kõrget tundlikkust nullkallutatuse tingimustes ja sobivad täppispositsioneerimiseks.

3C SiC heteroepitaksia valmistamise meetod

3C-SiC heteroepitaksiaalse peamiste kasvumeetodite hulka kuuluvad keemiline aurustamine-sadestamine (CVD), sublimatsiooniepitaksia (SE), vedelfaasi epitaksia (LPE), molekulaarkiire epitaksia (MBE), magnetroni pihustamine jne. CVD on 3C- eelistatud meetod. SiC epitaksia tänu oma juhitavusele ja kohanemisvõimele (nagu temperatuur, gaasivool, kambri rõhk ja reaktsiooniaeg, mis võib optimeerida epitaksiaalse kihi kvaliteeti).

Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD): Si- ja C-elemente sisaldav liitgaas juhitakse reaktsioonikambrisse, kuumutatakse ja laguneb kõrgel temperatuuril ning seejärel sadestatakse Si-substraadile Si-substraadile või 6H-SiC, 15R- SiC, 4H-SiC substraat. Selle reaktsiooni temperatuur on tavaliselt vahemikus 1300-1500 ℃. Levinud Si allikad on SiH4, TCS, MTS jne ja C allikad on peamiselt C2H4, C3H8 jne ning kandegaasina kasutatakse H2. 

Kasvuprotsess koosneb peamiselt järgmistest etappidest: 

1. Gaasifaasi reaktsiooniallikas transporditakse gaasi põhivoolus sadestusala suunas. 

2. Gaasifaasi reaktsioon toimub piirkihis õhukese kile prekursorite ja kõrvalsaaduste tekitamiseks. 

3. Lähteaine sadestumine, adsorptsiooni ja krakkimise protsess. 

4. Adsorbeeritud aatomid migreeruvad ja rekonstrueerivad substraadi pinnal. 

5. Adsorbeeritud aatomid tuumastuvad ja kasvavad substraadi pinnal. 

6. Heitgaasi massiline transport pärast reaktsiooni gaasi põhivoolutsooni ja viiakse reaktsioonikambrist välja. 

Tänu pidevale tehnoloogilisele arengule ja põhjalikele mehhanismide uurimisele hakkab 3C-SiC heteroepitaksiaaltehnoloogia mängima pooljuhtide tööstuses olulisemat rolli ja edendama kõrge efektiivsusega elektroonikaseadmete arendamist. Näiteks kõrgekvaliteedilise paksukile 3C-SiC kiire kasv on võti kõrgepingeseadmete vajaduste rahuldamiseks. Kasvukiiruse ja materjali ühtluse vahelise tasakaalu ületamiseks on vaja täiendavaid uuringuid; koos 3C-SiC kasutamisega heterogeensetes struktuurides, nagu SiC / GaN, uurige selle potentsiaalseid rakendusi uutes seadmetes, nagu jõuelektroonika, optoelektrooniline integratsioon ja kvantteabe töötlemine.

Vetek Semiconductor pakub 3CSiC kateerinevatel toodetel, nagu kõrge puhtusastmega grafiit ja kõrge puhtusastmega ränikarbiid. Rohkem kui 20-aastase uurimis- ja arendustegevuse kogemusega meie ettevõte valib väga sobivaid materjale, naguKui Epi saaja, SiC epitaksiaalne vastuvõtja, GaN Si epi susceptoril jne, mis mängivad olulist rolli epitaksiaalse kihi tootmisprotsessis.

Kui teil on küsimusi või vajate lisateavet, võtke meiega ühendust.

Mob/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

E-post: anny@veteksemi.com