Zakaj 3C-SiC izstopa med številnimi polimorfi SiC? - VeTek Semiconductor

OzadjeSiC

Silicijev karbid (SiC)je pomemben vrhunski natančen polprevodniški material. Zaradi dobre odpornosti na visoke temperature, odpornosti proti koroziji, odpornosti proti obrabi, mehanskih lastnosti pri visokih temperaturah, odpornosti proti oksidaciji in drugih lastnosti ima široke možnosti uporabe na visokotehnoloških področjih, kot so polprevodniki, jedrska energija, nacionalna obramba in vesoljska tehnologija.

Doslej več kot 200Kristalne strukture SiCPotrjeni so bili glavni tipi heksagonalni (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) in kubični 3C-SiC. Med njimi enakoosne strukturne značilnosti 3C-SiC določajo, da ima ta vrsta prahu boljšo naravno sferičnost in značilnosti gostega zlaganja kot α-SiC, zato ima boljše rezultate pri natančnem brušenju, keramičnih izdelkih in drugih področjih. Trenutno so različni razlogi pripeljali do neuspeha odlične učinkovitosti novih materialov 3C-SiC za doseganje obsežnih industrijskih aplikacij.

Med številnimi politipi SiC je 3C-SiC edini kubični politip, znan tudi kot β-SiC. V tej kristalni strukturi atoma Si in C obstajata v mreži v razmerju ena proti ena in vsak atom je obdan s štirimi heterogenimi atomi, ki tvorijo tetraedrsko strukturno enoto z močnimi kovalentnimi vezmi. Strukturna značilnost 3C-SiC je, da so dvoatomske plasti Si-C večkrat razporejene v vrstnem redu ABC-ABC-… in vsaka enota celice vsebuje tri takšne dvoatomske plasti, kar se imenuje predstavitev C3; kristalna struktura 3C-SiC je prikazana na spodnji sliki:

Trenutno je silicij (Si) najpogosteje uporabljen polprevodniški material za napajalne naprave. Vendar pa so zaradi zmogljivosti Si napajalne naprave na osnovi silicija omejene. V primerjavi s 4H-SiC in 6H-SiC ima 3C-SiC največjo teoretično mobilnost elektronov pri sobni temperaturi (1000 cm·V^-1·S^-1) in ima več prednosti v aplikacijah naprav MOS. Hkrati ima 3C-SiC tudi odlične lastnosti, kot so visoka prebojna napetost, dobra toplotna prevodnost, visoka trdota, širok pas, odpornost na visoke temperature in odpornost na sevanje. Zato ima velik potencial v elektroniki, optoelektroniki, senzorjih in aplikacijah v ekstremnih pogojih, pri čemer spodbuja razvoj in inovacije povezanih tehnologij ter kaže širok potencial uporabe na številnih področjih:

Prvič: zlasti v visokonapetostnih, visokofrekvenčnih in visokotemperaturnih okoljih je zaradi visoke prebojne napetosti in visoke mobilnosti elektronov 3C-SiC idealna izbira za proizvodnjo močnostnih naprav, kot je MOSFET. 

Drugič: uporaba 3C-SiC v nanoelektroniki in mikroelektromehanskih sistemih (MEMS) ima koristi od njegove združljivosti s silicijevo tehnologijo, kar omogoča izdelavo nanometrskih struktur, kot so nanoelektronika in nanoelektromehanske naprave. 

Tretjič: kot polprevodniški material s širokim pasovnim razmakom je 3C-SiC primeren za izdelavo modrih svetlečih diod (LED). Njegova uporaba v razsvetljavi, zaslonski tehnologiji in laserjih je pritegnila pozornost zaradi visoke svetlobne učinkovitosti in enostavnega dopiranja [9]. Četrtič: Hkrati se 3C-SiC uporablja za izdelavo pozicijsko občutljivih detektorjev, zlasti lasersko točkovnih pozicijsko občutljivih detektorjev, ki temeljijo na lateralnem fotovoltaičnem učinku, ki kažejo visoko občutljivost pri ničelnih prednapetostnih pogojih in so primerni za natančno pozicioniranje.

Metoda priprave 3C SiC heteroepitaksije

Glavne metode rasti heteroepitaksialne 3C-SiC vključujejo kemično naparjevanje (CVD), sublimacijsko epitaksijo (SE), tekočefazno epitaksijo (LPE), molekularno žarkovno epitaksijo (MBE), magnetronsko razprševanje itd. CVD je prednostna metoda za 3C- SiC epitaksija zaradi svoje nadzorljivosti in prilagodljivosti (kot so temperatura, pretok plina, tlak v komori in reakcijski čas, ki lahko optimizirajo kakovost epitaksialne plasti).

Kemično naparjevanje (CVD): Sestavljeni plin, ki vsebuje elemente Si in C, se spusti v reakcijsko komoro, segreje in razgradi pri visoki temperaturi, nato pa se atomi Si in atomi C oborijo na Si substrat ali 6H-SiC, 15R- SiC, 4H-SiC substrat. Temperatura te reakcije je običajno med 1300-1500 ℃. Pogosti viri Si so SiH4, TCS, MTS itd., viri C pa so predvsem C2H4, C3H8 itd., H2 pa se uporablja kot nosilni plin. 

Proces rasti v glavnem vključuje naslednje korake: 

1. Izvor plinske faze se transportira v glavnem toku plina proti območju nanašanja. 

2. Reakcija plinske faze poteka v mejni plasti, da nastanejo tanki filmi prekurzorjev in stranskih produktov. 

3. Proces obarjanja, adsorpcije in razpokanja predhodnika. 

4. Adsorbirani atomi migrirajo in se rekonstruirajo na površini substrata. 

5. Adsorbirani atomi nukleirajo in rastejo na površini substrata. 

6. Masni transport odpadnega plina po reakciji v glavno območje pretoka plina in se odvede iz reakcijske komore. 

Z nenehnim tehnološkim napredkom in poglobljenimi raziskavami mehanizmov naj bi heteroepitaksialna tehnologija 3C-SiC igrala pomembnejšo vlogo v industriji polprevodnikov in spodbujala razvoj visoko učinkovitih elektronskih naprav. Na primer, hitra rast visokokakovostnega debelega filma 3C-SiC je ključ do izpolnjevanja potreb visokonapetostnih naprav. Potrebne so nadaljnje raziskave, da bi presegli ravnotežje med stopnjo rasti in enotnostjo materiala; v kombinaciji z uporabo 3C-SiC v heterogenih strukturah, kot je SiC/GaN, raziščite njegove potencialne aplikacije v novih napravah, kot so močnostna elektronika, optoelektronska integracija in kvantna obdelava informacij.

Vetek Semiconductor zagotavlja 3CSiC prevlekana različnih izdelkih, kot sta grafit visoke čistosti in silicijev karbid visoke čistosti. Z več kot 20-letnimi izkušnjami na področju raziskav in razvoja naše podjetje izbira visoko ujemajoče se materiale, kot je nprČe prejemnik Epi, SiC epitaksialni sprejemnik, GaN na episuceptorju Si itd., ki igrajo pomembno vlogo v procesu izdelave epitaksialne plasti.

Če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne podrobnosti, ne oklevajte in stopite v stik z nami.

Mob/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

Elektronski naslov: anny@veteksemi.com