Dlaczego 3C-SiC wyróżnia się spośród wielu polimorfów SiC? - Półprzewodnik VeTek

TłoSiC

Węglik krzemu (SiC)jest ważnym, wysokiej klasy precyzyjnym materiałem półprzewodnikowym. Ze względu na dobrą odporność na wysokie temperatury, odporność na korozję, odporność na zużycie, właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach, odporność na utlenianie i inne cechy, ma szerokie perspektywy zastosowania w dziedzinach zaawansowanych technologii, takich jak półprzewodniki, energia jądrowa, obrona narodowa i technologia kosmiczna.

Do tej pory ponad 200Struktury krystaliczne SiCzostały potwierdzone, główne typy to sześciokątne (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) i sześcienne 3C-SiC. Wśród nich równoosiowe właściwości strukturalne 3C-SiC decydują, że ten typ proszku ma lepszą naturalną kulistość i gęste właściwości układania niż α-SiC, dzięki czemu ma lepszą wydajność w precyzyjnym szlifowaniu, produktach ceramicznych i innych dziedzinach. Obecnie różne przyczyny doprowadziły do ​​niepowodzenia doskonałej wydajności nowych materiałów 3C-SiC w zastosowaniach przemysłowych na dużą skalę.

Spośród wielu politypów SiC, 3C-SiC jest jedynym politypem sześciennym, znanym również jako β-SiC. W tej strukturze krystalicznej atomy Si i C występują w sieci w stosunku jeden do jednego, a każdy atom jest otoczony czterema heterogenicznymi atomami, tworząc czworościenną jednostkę strukturalną z silnymi wiązaniami kowalencyjnymi. Cechą strukturalną 3C-SiC jest to, że warstwy dwuatomowe Si-C są wielokrotnie ułożone w kolejności ABC-ABC-…, a każda komórka elementarna zawiera trzy takie warstwy dwuatomowe, co nazywa się reprezentacją C3; strukturę krystaliczną 3C-SiC pokazano na poniższym rysunku:

Obecnie krzem (Si) jest najczęściej stosowanym materiałem półprzewodnikowym w urządzeniach zasilających. Jednak ze względu na wydajność Si, urządzenia zasilające oparte na krzemie są ograniczone. W porównaniu z 4H-SiC i 6H-SiC, 3C-SiC ma najwyższą teoretyczną ruchliwość elektronów w temperaturze pokojowej (1000 cm·V^-1·S^-1) i ma więcej zalet w zastosowaniach urządzeń MOS. Jednocześnie 3C-SiC ma również doskonałe właściwości, takie jak wysokie napięcie przebicia, dobra przewodność cieplna, wysoka twardość, szerokie pasmo wzbronione, odporność na wysoką temperaturę i odporność na promieniowanie. Dlatego ma ogromny potencjał w elektronice, optoelektronice, czujnikach i zastosowaniach w ekstremalnych warunkach, promując rozwój i innowacyjność powiązanych technologii oraz wykazując szeroki potencjał aplikacyjny w wielu dziedzinach:

Po pierwsze: szczególnie w środowiskach wysokiego napięcia, wysokiej częstotliwości i wysokiej temperatury, wysokie napięcie przebicia i wysoka ruchliwość elektronów 3C-SiC sprawiają, że jest to idealny wybór do produkcji urządzeń zasilających, takich jak MOSFET. 

Po drugie: zastosowanie 3C-SiC w nanoelektronice i systemach mikroelektromechanicznych (MEMS) zyskuje na kompatybilności z technologią krzemową, umożliwiając wytwarzanie struktur w nanoskali, takich jak nanoelektronika i urządzenia nanoelektromechaniczne. 

Po trzecie: Jako materiał półprzewodnikowy o szerokiej przerwie wzbronionej, 3C-SiC nadaje się do produkcji niebieskich diod elektroluminescencyjnych (LED). Jego zastosowanie w oświetleniu, technologii wyświetlaczy i laserach przyciąga uwagę ze względu na wysoką skuteczność świetlną i łatwość domieszkowania[9]. Po czwarte: Jednocześnie 3C-SiC jest używany do produkcji detektorów wrażliwych na położenie, zwłaszcza detektorów czułych na położenie punktu laserowego, opartych na bocznym efekcie fotowoltaicznym, które wykazują wysoką czułość w warunkach zerowego odchylenia i nadają się do precyzyjnego pozycjonowania.

Metoda otrzymywania heteroepitaksji 3C SiC

Główne metody wzrostu heteroepitaksjalnego 3C-SiC obejmują chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD), epitaksję sublimacyjną (SE), epitaksję w fazie ciekłej (LPE), epitaksję z wiązek molekularnych (MBE), rozpylanie magnetronowe itp. CVD jest preferowaną metodą dla 3C- Epitaksja SiC ze względu na jej sterowalność i możliwości adaptacji (takie jak temperatura, przepływ gazu, ciśnienie w komorze i czas reakcji, co może zoptymalizować jakość warstwy epitaksjalnej).

Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD): Złożony gaz zawierający pierwiastki Si i C przepuszcza się do komory reakcyjnej, ogrzewa i rozkłada w wysokiej temperaturze, a następnie atomy Si i atomy C wytrącają się na podłożu Si, czyli 6H-SiC, 15R- Podłoże SiC, 4H-SiC. Temperatura tej reakcji wynosi zwykle 1300-1500℃. Typowymi źródłami Si są SiH4, TCS, MTS itp., a źródła C to głównie C2H4, C3H8 itp., a jako gaz nośny stosuje się H2. 

Proces wzrostu obejmuje głównie następujące etapy: 

1. Źródło reakcji w fazie gazowej transportowane jest głównym strumieniem gazu w kierunku strefy osadzania. 

2. Reakcja w fazie gazowej zachodzi w warstwie granicznej, w wyniku której powstają prekursory cienkowarstwowe i produkty uboczne. 

3. Proces wytrącania, adsorpcji i krakingu prekursora. 

4. Zaadsorbowane atomy migrują i rekonstruują się na powierzchni podłoża. 

5. Zaadsorbowane atomy zarodkują i rosną na powierzchni podłoża. 

6. Masowy transport gazów odlotowych po reakcji do głównej strefy przepływu gazów i odprowadzanie ich z komory reakcyjnej. 

Oczekuje się, że dzięki ciągłemu postępowi technologicznemu i dogłębnym badaniom nad mechanizmami technologia heteroepitaksyjna 3C-SiC odegra ważniejszą rolę w przemyśle półprzewodników i będzie sprzyjać rozwojowi wysokowydajnych urządzeń elektronicznych. Na przykład szybki rozwój wysokiej jakości grubej folii 3C-SiC jest kluczem do zaspokojenia potrzeb urządzeń wysokiego napięcia. Konieczne są dalsze badania, aby przezwyciężyć równowagę między tempem wzrostu a jednorodnością materiału; w połączeniu z zastosowaniem 3C-SiC w strukturach heterogenicznych, takich jak SiC/GaN, zbadanie jego potencjalnych zastosowań w nowych urządzeniach, takich jak energoelektronika, integracja optoelektroniczna i kwantowe przetwarzanie informacji.

Vetek Semiconductor zapewnia 3CPowłoka SiCna różnych produktach, takich jak grafit o wysokiej czystości i węglik krzemu o wysokiej czystości. Dzięki ponad 20-letniemu doświadczeniu w badaniach i rozwoju nasza firma wybiera wysoce dopasowane materiały, takie jakJeśli odbiorca Epi, Odbiornik epitaksjalny SiC, GaN na susceptorze Si epi itp., które odgrywają ważną rolę w procesie wytwarzania warstwy epitaksjalnej.

Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Mob/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

E-mail: anny@veteksemi.com