సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల అంటే ఏమిటి?

సిక్ | సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల సూత్రం

ప్రకృతిలో, స్ఫటికాలు ప్రతిచోటా ఉన్నాయి, మరియు వాటి పంపిణీ మరియు అనువర్తనం చాలా విస్తృతంగా ఉన్నాయి. మరియు వేర్వేరు స్ఫటికాలు వేర్వేరు నిర్మాణాలు, లక్షణాలు మరియు తయారీ పద్ధతులను కలిగి ఉంటాయి. కానీ వారి సాధారణ లక్షణం ఏమిటంటే, క్రిస్టల్‌లోని అణువులు క్రమం తప్పకుండా అమర్చబడతాయి, మరియు ఒక నిర్దిష్ట నిర్మాణంతో జాలకను అప్పుడు త్రిమితీయ ప్రదేశంలో ఆవర్తన స్టాకింగ్ ద్వారా ఏర్పడుతుంది. అందువల్ల, క్రిస్టల్ పదార్థాల రూపాన్ని సాధారణంగా సాధారణ రేఖాగణిత ఆకారాన్ని అందిస్తుంది.

సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్ మెటీరియల్ (ఇకపై SIC ఉపరితలం అని పిలుస్తారు) కూడా ఒక రకమైన స్ఫటికాకార పదార్థాలు. ఇది విస్తృత బ్యాండ్‌గ్యాప్ సెమీకండక్టర్ పదార్థానికి చెందినది మరియు అధిక వోల్టేజ్ నిరోధకత, అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత, అధిక పౌన frequency పున్యం, తక్కువ నష్టం మొదలైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. ఇది అధిక-శక్తి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు మరియు మైక్రోవేవ్ RF పరికరాలను తయారు చేయడానికి ఒక ప్రాథమిక పదార్థం.

SIC యొక్క క్రిస్టల్ నిర్మాణం

SIC అనేది IV-IV సమ్మేళనం సెమీకండక్టర్ పదార్థం, ఇది 1: 1 యొక్క స్టోయికియోమెట్రిక్ నిష్పత్తిలో కార్బన్ మరియు సిలికాన్‌తో కూడిన సెమీకండక్టర్ పదార్థం, మరియు దాని కాఠిన్యం వజ్రానికి రెండవ స్థానంలో ఉంది.

కార్బన్ మరియు సిలికాన్ అణువులలో 4 వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నాయి, ఇవి 4 సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి. SIC క్రిస్టల్ యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణ యూనిట్, SIC టెట్రాహెడ్రాన్, సిలికాన్ మరియు కార్బన్ అణువుల మధ్య టెట్రాహెడ్రల్ బంధం నుండి పుడుతుంది. సిలికాన్ మరియు కార్బన్ అణువుల సమన్వయ సంఖ్య 4, అనగా ప్రతి కార్బన్ అణువు దాని చుట్టూ 4 సిలికాన్ అణువులను కలిగి ఉంటుంది మరియు ప్రతి సిలికాన్ అణువు కూడా దాని చుట్టూ 4 కార్బన్ అణువులను కలిగి ఉంటుంది.

క్రిస్టల్ పదార్థంగా, SIC ఉపరితలం అణు పొరల యొక్క ఆవర్తన స్టాకింగ్ యొక్క లక్షణం కూడా ఉంది. SI-C డయాటోమిక్ పొరలు [0001] దిశలో పేర్చబడి ఉంటాయి. పొరల మధ్య బాండ్ శక్తిలో చిన్న వ్యత్యాసానికి, వివిధ కనెక్షన్ మోడ్‌లు అణు పొరల మధ్య సులభంగా ఉత్పత్తి అవుతాయి, ఇది 200 SIC పాలిటైప్‌లకు దారితీస్తుంది. సాధారణ పాలిటైప్‌లలో 2 హెచ్-సిఐసి, 3 సి-సిఐసి, 4 హెచ్-సిఐసి, 6 హెచ్-సిఐసి, 15 ఆర్-సిఐసి మొదలైనవి ఉన్నాయి. వాటిలో, "ఎబిసిబి" క్రమంలో స్టాకింగ్ క్రమాన్ని 4 హెచ్ పాలిటైప్ అంటారు. SIC యొక్క వివిధ పాలిటైప్‌లు ఒకే రసాయన కూర్పును కలిగి ఉన్నప్పటికీ, వాటి భౌతిక లక్షణాలు, ముఖ్యంగా బ్యాండ్‌గ్యాప్ వెడల్పు, క్యారియర్ మొబిలిటీ మరియు ఇతర లక్షణాలు చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి. మరియు 4H పాలిటైప్ యొక్క లక్షణాలు సెమీకండక్టర్ అనువర్తనాలకు మరింత అనుకూలంగా ఉంటాయి.

2 హెచ్-సిక్

4 హెచ్-సిక్

6 హెచ్-సిక్

ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వంటి పెరుగుదల పారామితులు వృద్ధి ప్రక్రియలో 4H-SIC యొక్క స్థిరత్వాన్ని గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తాయి. అందువల్ల, అధిక నాణ్యత మరియు ఏకరూపతతో ఒకే క్రిస్టల్ పదార్థాన్ని పొందటానికి, పెరుగుదల ఉష్ణోగ్రత, పెరుగుదల పీడనం మరియు పెరుగుదల రేటు వంటి పారామితులను తయారీ సమయంలో ఖచ్చితంగా నియంత్రించాలి.

SIC యొక్క తయారీ విధానం: భౌతిక ఆవిరి రవాణా పద్ధతి (పివిటి)

ప్రస్తుతం, సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క తయారీ పద్ధతులు భౌతిక ఆవిరి రవాణా పద్ధతి (పివిటి) ， అధిక ఉష్ణోగ్రత రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ పద్ధతి (హెచ్‌టిసివిడి) మరియు ద్రవ దశ పద్ధతి (ఎల్‌పిఇ). మరియు పివిటి ఒక ప్రధాన స్రవంతి పద్ధతి, ఇది పారిశ్రామిక భారీ ఉత్పత్తికి అనుకూలంగా ఉంటుంది.

(ఎ) SIC బౌల్స్ కోసం పివిటి వృద్ధి పద్ధతి యొక్క స్కెచ్ మరియు 

.

పివిటి పెరుగుదల సమయంలో, సిక్ సీడ్ క్రిస్టల్ క్రూసిబుల్ పైభాగంలో ఉంచబడుతుంది, అయితే సోర్స్ మెటీరియల్ (సిక్ పౌడర్) దిగువన ఉంచబడుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు అల్ప పీడనం కలిగిన పరివేష్టిత వాతావరణంలో, SIC పొడి సబ్లిమేట్ చేస్తుంది, ఆపై ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత మరియు ఏకాగ్రత వ్యత్యాసం ప్రభావంతో విత్తనం దగ్గర ఉన్న స్థలానికి పైకి రవాణా చేస్తుంది. మరియు ఇది సూపర్‌సాచురేటెడ్ రాష్ట్రానికి చేరుకున్న తర్వాత పున ry రూపకల్పన చేస్తుంది. ఈ పద్ధతి ద్వారా, SIC క్రిస్టల్ యొక్క పరిమాణం మరియు పాలిటైప్ నియంత్రించవచ్చు.

ఏదేమైనా, పివిటి పద్ధతికి మొత్తం వృద్ధి ప్రక్రియలో తగిన వృద్ధి పరిస్థితులను నిర్వహించడం అవసరం, లేకపోతే ఇది జాలక రుగ్మతకు దారితీస్తుంది మరియు అవాంఛనీయ లోపాలను ఏర్పరుస్తుంది. అంతేకాకుండా, పరిమిత పర్యవేక్షణ పద్ధతులు మరియు అనేక వేరియబుల్స్‌తో పరివేష్టిత ప్రదేశంలో SIC క్రిస్టల్ పెరుగుదల పూర్తవుతుంది, అందువల్ల ప్రక్రియ యొక్క నియంత్రణ కష్టం.

సింగిల్ క్రిస్టల్ పెంచడానికి ప్రధాన విధానం: దశ ప్రవాహ పెరుగుదల

పివిటి పద్ధతి ద్వారా SIC క్రిస్టల్ పెరుగుతున్న ప్రక్రియలో, ఒకే స్ఫటికాలను ఏర్పరుచుకునే ప్రధాన యంత్రాంగాన్ని దశల ప్రవాహ పెరుగుదల పరిగణించబడుతుంది. బాష్పీభవన Si మరియు C అణువులు క్రిస్టల్ ఉపరితలంపై ఉన్న అణువులతో మెట్లు మరియు కింక్స్ వద్ద ప్రాధాన్యతనిస్తాయి, ఇక్కడ అవి న్యూక్లియేట్ మరియు పెరుగుతాయి, తద్వారా ప్రతి దశ సమాంతరంగా ముందుకు ప్రవహిస్తుంది. వృద్ధి ఉపరితలంపై ప్రతి దశ మధ్య వెడల్పు యాడ్సోర్బ్ చేసిన అణువుల యొక్క విస్తరణ లేని మార్గం కంటే చాలా ఎక్కువ అయినప్పుడు, పెద్ద సంఖ్యలో యాడ్సోర్బ్ చేసిన అణువులు సంకలనం కావచ్చు మరియు రెండు డైమెన్షనల్ ద్వీపాన్ని ఏర్పరుస్తాయి, ఇది దశల ప్రవాహ వృద్ధి మోడ్‌ను నాశనం చేస్తుంది, దీని ఫలితంగా 4H కి బదులుగా ఇతర పాలిటీలు ఏర్పడతాయి. అందువల్ల, ప్రాసెస్ పారామితుల సర్దుబాటు వృద్ధి ఉపరితలంపై దశల నిర్మాణాన్ని నియంత్రించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది, తద్వారా అవాంఛనీయ పాలిటైప్స్ ఏర్పడకుండా నిరోధించడం మరియు 4H సింగిల్ క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని పొందడం మరియు చివరకు అధిక-నాణ్యత స్ఫటికాలను సిద్ధం చేయడం.

SIC సింగిల్ క్రిస్టల్ కోసం స్టెప్ ఫ్లో పెరుగుదల

క్రిస్టల్ యొక్క పెరుగుదల అధిక నాణ్యత గల SIC ఉపరితలాన్ని సిద్ధం చేయడానికి మొదటి దశ. ఉపయోగించడానికి ముందు, 4H-SIC INGOT స్లైసింగ్, లాపింగ్, బెవెలింగ్, పాలిషింగ్, క్లీనింగ్ మరియు ఇన్స్పెక్టింగ్ వంటి వరుస ప్రక్రియల ద్వారా వెళ్ళాలి. కఠినమైన కానీ పెళుసైన పదార్థంగా, SIC సింగిల్ క్రిస్టల్ కూడా పొరల దశలకు అధిక సాంకేతిక అవసరాలను కలిగి ఉంది. ప్రతి ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి చేయబడిన ఏదైనా నష్టం కొన్ని వంశపారంపర్యతను కలిగి ఉండవచ్చు, తదుపరి ప్రక్రియకు బదిలీ అవుతుంది మరియు చివరకు ఉత్పత్తి నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తుంది. అందువల్ల, SIC ఉపరితలం కోసం సమర్థవంతమైన పొర సాంకేతికత కూడా పరిశ్రమ దృష్టిని ఆకర్షిస్తుంది.