Proč 3C-SiC vyniká mezi mnoha polymorfy SiC? - VeTek Semiconductor

Pozadí zSiC

Karbid křemíku (SiC)je důležitým vysoce přesným polovodičovým materiálem. Díky své dobré vysoké teplotní odolnosti, odolnosti proti korozi, odolnosti proti opotřebení, vysokoteplotním mechanickým vlastnostem, odolnosti proti oxidaci a dalším vlastnostem má široké uplatnění v high-tech oborech, jako jsou polovodiče, jaderná energetika, národní obrana a vesmírné technologie.

Zatím více než 200Krystalové struktury SiCbyly potvrzeny, hlavní typy jsou hexagonální (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) a kubický 3C-SiC. Mezi nimi rovnoosé strukturální charakteristiky 3C-SiC určují, že tento typ prášku má lepší přirozenou kulovitost a hustotu stohování než α-SiC, takže má lepší výkon při přesném broušení, keramických výrobcích a dalších oblastech. V současné době vedly různé důvody k tomu, že selhaly vynikající vlastnosti nových materiálů 3C-SiC pro dosažení průmyslových aplikací ve velkém měřítku.

Mezi mnoha polytypy SiC je 3C-SiC jediným kubickým polytypem, také známým jako β-SiC. V této krystalové struktuře existují atomy Si a C v mřížce v poměru jedna ku jedné a každý atom je obklopen čtyřmi heterogenními atomy, které tvoří tetraedrickou strukturní jednotku se silnými kovalentními vazbami. Strukturálním znakem 3C-SiC je to, že dvouatomové vrstvy Si-C jsou opakovaně uspořádány v pořadí ABC-ABC-… a každá základní buňka obsahuje tři takové dvouatomové vrstvy, což se nazývá reprezentace C3; krystalová struktura 3C-SiC je znázorněna na obrázku níže:

V současnosti je křemík (Si) nejběžněji používaným polovodičovým materiálem pro výkonová zařízení. Vzhledem k výkonu Si jsou však výkonová zařízení na bázi křemíku omezená. Ve srovnání s 4H-SiC a 6H-SiC má 3C-SiC nejvyšší teoretickou mobilitu elektronů při pokojové teplotě (1000 cm·V^-1·S^-1), a má více výhod v aplikacích zařízení MOS. Současně má 3C-SiC také vynikající vlastnosti, jako je vysoké průrazné napětí, dobrá tepelná vodivost, vysoká tvrdost, široký bandgap, odolnost vůči vysokým teplotám a odolnost vůči záření. Proto má velký potenciál v elektronice, optoelektronice, senzorech a aplikacích v extrémních podmínkách, podporuje vývoj a inovace souvisejících technologií a ukazuje široký aplikační potenciál v mnoha oblastech:

Za prvé: Zejména ve vysokonapěťových, vysokofrekvenčních a vysokoteplotních prostředích je díky vysokému průraznému napětí a vysoké mobilitě elektronů 3C-SiC ideální volbou pro výrobu výkonových zařízení, jako je MOSFET. 

Za druhé: Aplikace 3C-SiC v nanoelektronice a mikroelektromechanických systémech (MEMS) těží z jeho kompatibility s křemíkovou technologií, což umožňuje výrobu struktur v nanoměřítku, jako je nanoelektronika a nanoelektromechanická zařízení. 

Zatřetí: Jako polovodičový materiál se širokým pásmem je 3C-SiC vhodný pro výrobu modrých světelných diod (LED). Jeho aplikace v osvětlení, zobrazovací technice a laserech přitáhla pozornost díky vysoké světelné účinnosti a snadnému dopování[9]. Za čtvrté: 3C-SiC se zároveň používá k výrobě polohově citlivých detektorů, zejména laserových bodových polohově citlivých detektorů založených na laterálním fotovoltaickém jevu, které vykazují vysokou citlivost za podmínek nulového zkreslení a jsou vhodné pro přesné polohování.

Způsob přípravy 3C SiC heteroepitaxe

Mezi hlavní růstové metody 3C-SiC heteroepitaxie patří chemická depozice z plynné fáze (CVD), sublimační epitaxe (SE), epitaxe v kapalné fázi (LPE), epitaxe molekulárního svazku (MBE), magnetronové naprašování atd. CVD je preferovanou metodou pro 3C- SiC epitaxe díky své ovladatelnosti a přizpůsobivosti (jako je teplota, průtok plynu, tlak v komoře a reakční doba, což může optimalizovat kvalitu epitaxní vrstvy).

Chemická depozice z plynné fáze (CVD): Složený plyn obsahující prvky Si a C se vede do reakční komory, zahřívá se a rozkládá při vysoké teplotě a poté se atomy Si a atomy C vysrážejí na substrátu Si, neboli 6H-SiC, 15R- SiC, 4H-SiC substrát. Teplota této reakce je obvykle mezi 1300-1500 °C. Běžné zdroje Si jsou SiH4, TCS, MTS atd. a zdroje C jsou hlavně C2H4, C3H8 atd. a H2 se používá jako nosný plyn. 

Proces růstu zahrnuje především následující kroky: 

1. Zdroj reakce plynné fáze je transportován v hlavním proudu plynu směrem k depoziční zóně. 

2. Reakce v plynné fázi probíhá v mezní vrstvě za vzniku tenkých filmových prekurzorů a vedlejších produktů. 

3. Proces srážení, adsorpce a krakování prekurzoru. 

4. Adsorbované atomy migrují a rekonstruují se na povrchu substrátu. 

5. Adsorbované atomy nukleují a rostou na povrchu substrátu. 

6. Hmotový transport odpadního plynu po reakci do zóny hlavního proudu plynu a je vyveden z reakční komory. 

Díky neustálému technologickému pokroku a hloubkovému výzkumu mechanismů se očekává, že 3C-SiC heteroepitaxní technologie bude hrát důležitější roli v polovodičovém průmyslu a bude podporovat vývoj vysoce účinných elektronických zařízení. Například rychlý růst vysoce kvalitního tlustovrstvého 3C-SiC je klíčem k uspokojení potřeb vysokonapěťových zařízení. K překonání rovnováhy mezi rychlostí růstu a materiálovou uniformitou je zapotřebí dalšího výzkumu; v kombinaci s aplikací 3C-SiC v heterogenních strukturách, jako je SiC/GaN, prozkoumejte jeho potenciální aplikace v nových zařízeních, jako je výkonová elektronika, optoelektronická integrace a kvantové zpracování informací.

Vetek Semiconductor poskytuje 3CSiC povlakna různé produkty, jako je vysoce čistý grafit a vysoce čistý karbid křemíku. S více než 20 lety zkušeností v oblasti výzkumu a vývoje naše společnost vybírá vysoce odpovídající materiály, jako je napřPokud příjemce Epi, SiC epitaxní přijímač, GaN na Si epi susceptoru atd., které hrají důležitou roli v procesu výroby epitaxní vrstvy.

Pokud máte nějaké dotazy nebo potřebujete další podrobnosti, neváhejte nás kontaktovat.

Mob/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

E-mail: anny@veteksemi.com