Prečo 3C-SiC vyniká medzi mnohými polymorfmi SiC? - Semiconductor VeTek

Pozadie zSiC

Karbid kremíka (SiC)je dôležitým špičkovým presným polovodičovým materiálom. Vďaka svojej dobrej odolnosti voči vysokej teplote, odolnosti proti korózii, odolnosti proti opotrebeniu, mechanickým vlastnostiam pri vysokých teplotách, odolnosti voči oxidácii a ďalším vlastnostiam má široké uplatnenie v oblastiach špičkových technológií, ako sú polovodiče, jadrová energia, národná obrana a vesmírne technológie.

Zatiaľ viac ako 200Kryštálové štruktúry SiCboli potvrdené, hlavné typy sú šesťhranné (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) a kubické 3C-SiC. Medzi nimi rovnoosové štrukturálne charakteristiky 3C-SiC určujú, že tento typ prášku má lepšiu prirodzenú sférickosť a hustotu stohovania ako α-SiC, takže má lepší výkon pri presnom brúsení, keramických výrobkoch a iných oblastiach. V súčasnosti rôzne dôvody viedli k zlyhaniu vynikajúceho výkonu nových materiálov 3C-SiC pri dosahovaní rozsiahlych priemyselných aplikácií.

Spomedzi mnohých polytypov SiC je 3C-SiC jediným kubickým polytypom, tiež známym ako β-SiC. V tejto kryštálovej štruktúre existujú atómy Si a C v mriežke v pomere jedna ku jednej a každý atóm je obklopený štyrmi heterogénnymi atómami, ktoré tvoria tetraedrickú štruktúrnu jednotku so silnými kovalentnými väzbami. Štrukturálnym znakom 3C-SiC je, že dvojatómové vrstvy Si-C sú opakovane usporiadané v poradí ABC-ABC-... a každá základná bunka obsahuje tri takéto dvojatómové vrstvy, čo sa nazýva reprezentácia C3; kryštálová štruktúra 3C-SiC je znázornená na obrázku nižšie:

V súčasnosti je kremík (Si) najbežnejšie používaným polovodičovým materiálom pre výkonové zariadenia. Avšak kvôli výkonu Si sú výkonové zariadenia na báze kremíka obmedzené. V porovnaní s 4H-SiC a 6H-SiC má 3C-SiC najvyššiu teoretickú mobilitu elektrónov pri izbovej teplote (1000 cm·V^-1·S^-1) a má viac výhod v aplikáciách zariadení MOS. Súčasne má 3C-SiC tiež vynikajúce vlastnosti, ako je vysoké prierazné napätie, dobrá tepelná vodivosť, vysoká tvrdosť, široký bandgap, odolnosť voči vysokej teplote a odolnosť voči žiareniu. Preto má veľký potenciál v elektronike, optoelektronike, senzoroch a aplikáciách v extrémnych podmienkach, podporuje vývoj a inováciu súvisiacich technológií a ukazuje široký aplikačný potenciál v mnohých oblastiach:

Po prvé: Najmä vo vysokonapäťových, vysokofrekvenčných a vysokoteplotných prostrediach, vysoké prierazné napätie a vysoká mobilita elektrónov z 3C-SiC robí ideálnu voľbu pre výrobu energetických zariadení, ako je MOSFET. 

Po druhé: Aplikácia 3C-SiC v nanoelektronike a mikroelektromechanických systémoch (MEMS) ťaží z jeho kompatibility s kremíkovou technológiou, čo umožňuje výrobu štruktúr nanometrov, ako sú nanoelektronika a nanoelektromechanické zariadenia. 

Po tretie: Ako polovodičový materiál so širokým pásmom je 3C-SiC vhodný na výrobu diód vyžarujúcich modré svetlo (LED). Jeho aplikácia v osvetlení, zobrazovacej technike a laseroch pritiahla pozornosť vďaka vysokej svetelnej účinnosti a ľahkému dopovaniu[9]. Po štvrté: 3C-SiC sa zároveň používa na výrobu polohovo citlivých detektorov, najmä laserových bodových polohovo citlivých detektorov založených na laterálnom fotovoltaickom efekte, ktoré vykazujú vysokú citlivosť za podmienok nulovej odchýlky a sú vhodné na presné polohovanie.

Spôsob prípravy 3C SiC heteroepitaxie

Medzi hlavné rastové metódy 3C-SiC heteroepitaxie patrí chemická depozícia z pár (CVD), sublimačná epitaxia (SE), epitaxia v kvapalnej fáze (LPE), epitaxia molekulárnym lúčom (MBE), magnetrónové naprašovanie atď. CVD je preferovaná metóda pre 3C- SiC epitaxia vďaka svojej ovládateľnosti a prispôsobivosti (ako je teplota, prietok plynu, tlak v komore a reakčný čas, čo môže optimalizovať kvalitu epitaxnej vrstvy).

Chemická depozícia z plynnej fázy (CVD): Zložený plyn obsahujúci prvky Si a C prechádza do reakčnej komory, zahrieva sa a rozkladá pri vysokej teplote a potom sa atómy Si a atómy C vyzrážajú na substráte Si alebo 6H-SiC, 15R- SiC, 4H-SiC substrát. Teplota tejto reakcie je zvyčajne medzi 1300-1500 ℃. Bežné zdroje Si sú SiH4, TCS, MTS atď., Zdroje C sú hlavne C2H4, C3H8 atď. a H2 sa používa ako nosný plyn. 

Proces rastu zahŕňa najmä tieto kroky: 

1. Zdroj reakcie v plynnej fáze je transportovaný v hlavnom prúde plynu smerom k depozičnej zóne. 

2. Reakcia v plynnej fáze prebieha v hraničnej vrstve za vzniku tenkých filmových prekurzorov a vedľajších produktov. 

3. Proces zrážania, adsorpcie a krakovania prekurzora. 

4. Adsorbované atómy migrujú a rekonštruujú na povrchu substrátu. 

5. Adsorbované atómy nukleujú a rastú na povrchu substrátu. 

6. Hromadný transport odpadového plynu po reakcii do hlavnej zóny prúdenia plynu a je odvádzaný von z reakčnej komory. 

Očakáva sa, že prostredníctvom neustáleho technologického pokroku a hĺbkového výskumu mechanizmov bude heteroepitaxiálna technológia 3C-SiC hrať dôležitejšiu úlohu v polovodičovom priemysle a bude podporovať vývoj vysoko účinných elektronických zariadení. Napríklad rýchly rast vysokokvalitného hrubovrstvového 3C-SiC je kľúčom k uspokojeniu potrieb vysokonapäťových zariadení. Na prekonanie rovnováhy medzi rýchlosťou rastu a materiálnou uniformitou je potrebný ďalší výskum; v kombinácii s aplikáciou 3C-SiC v heterogénnych štruktúrach, ako je SiC/GaN, preskúmajte jeho potenciálne aplikácie v nových zariadeniach, ako je výkonová elektronika, optoelektronická integrácia a kvantové spracovanie informácií.

Vetek Semiconductor poskytuje 3CSiC povlakna rôznych produktoch, ako je vysoko čistý grafit a vysoko čistý karbid kremíka. S viac ako 20-ročnými skúsenosťami v oblasti výskumu a vývoja naša spoločnosť vyberá vysoko zodpovedajúce materiály, ako naprAk príjemca Epi, SiC epitaxný prijímač, GaN na Si epi susceptore atď., ktoré hrajú dôležitú úlohu v procese výroby epitaxnej vrstvy.

Ak máte akékoľvek otázky alebo potrebujete ďalšie podrobnosti, neváhajte nás kontaktovať.

Mob/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

E-mail: anny@veteksemi.com