Чому 3C-SiC виділяється серед багатьох поліморфів SiC? - VeTek Semiconductor

ФонSiC

Карбід кремнію (SiC)є важливим прецизійним напівпровідниковим матеріалом високого класу. Завдяки гарній високотемпературній стійкості, корозійній стійкості, зносостійкості, високотемпературним механічним властивостям, стійкості до окислення та іншим характеристикам, він має широкі перспективи застосування в галузях високих технологій, таких як напівпровідники, ядерна енергетика, національна оборона та космічні технології.

Поки що понад 200Кристалічні структури SiCбули підтверджені, основними типами є гексагональний (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) і кубічний 3C-SiC. Серед них рівновісні структурні характеристики 3C-SiC визначають, що цей тип порошку має кращу природну сферичність і характеристики щільного укладання, ніж α-SiC, тому він має кращі показники при точному шліфуванні, керамічних виробах та інших сферах. В даний час різні причини призвели до того, що нові матеріали 3C-SiC не дають чудових характеристик для досягнення великомасштабного промислового застосування.

Серед багатьох політипів SiC 3C-SiC є єдиним кубічним політипом, також відомим як β-SiC. У цій кристалічній структурі атоми Si та C існують у ґратці у співвідношенні один до одного, і кожен атом оточений чотирма гетерогенними атомами, утворюючи тетраедричну структурну одиницю з міцними ковалентними зв’язками. Структурна особливість 3C-SiC полягає в тому, що двоатомні шари Si-C багаторазово розташовані в порядку ABC-ABC-…, і кожна елементарна комірка містить три таких двоатомних шари, що називається представленням C3; кристалічна структура 3C-SiC показана на малюнку нижче:

В даний час кремній (Si) є найбільш часто використовуваним напівпровідниковим матеріалом для силових пристроїв. Однак, через продуктивність кремнію, потужність пристроїв на основі кремнію обмежена. Порівняно з 4H-SiC і 6H-SiC, 3C-SiC має найвищу теоретичну рухливість електронів при кімнатній температурі (1000 см·В^-1·С^-1), і має більше переваг у додатках пристроїв MOS. У той же час 3C-SiC також має чудові властивості, такі як висока напруга пробою, хороша теплопровідність, висока твердість, широка заборонена зона, стійкість до високих температур і стійкість до радіації. Таким чином, він має великий потенціал в електроніці, оптоелектроніці, датчиках і застосуваннях в екстремальних умовах, сприяючи розвитку та інноваціям пов’язаних технологій і демонструючи широкий потенціал застосування в багатьох областях:

По-перше: особливо в умовах високої напруги, високої частоти та високої температури, висока напруга пробою та висока рухливість електронів 3C-SiC роблять його ідеальним вибором для виробництва силових пристроїв, таких як MOSFET. 

По-друге: застосування 3C-SiC в наноелектроніці та мікроелектромеханічних системах (MEMS) виграє від його сумісності з кремнієвою технологією, що дозволяє виготовляти нанорозмірні структури, такі як наноелектроніка та наноелектромеханічні пристрої. 

По-третє: як напівпровідниковий матеріал із широкою забороненою зоною, 3C-SiC підходить для виробництва синіх світлодіодів (LED). Його застосування в освітленні, технології відображення та лазерах привернуло увагу завдяки високій світловій ефективності та легкому легуванню [9]. По-четверте: водночас 3C-SiC використовується для виготовлення позиційно-чутливих детекторів, особливо лазерних точкових позиційно-чутливих детекторів на основі латерального фотоелектричного ефекту, які демонструють високу чутливість за умов нульового зсуву та підходять для точного позиціонування.

Методика отримання 3C SiC гетероепітаксії

Основні методи вирощування гетероепітаксії 3C-SiC включають хімічне осадження з парової фази (CVD), сублімаційну епітаксію (SE), рідкофазну епітаксію (LPE), молекулярно-променеву епітаксію (MBE), магнетронне розпилення тощо. CVD є кращим методом для 3C- Епітаксія SiC завдяки його керованості та адаптивності (такі як температура, потік газу, тиск у камері та час реакції, які можуть оптимізувати якість епітаксійного шару).

Хімічне осадження з парової фази (CVD): складний газ, що містить елементи Si та C, пропускається в реакційну камеру, нагрівається та розкладається при високій температурі, а потім атоми Si та атоми C осідають на підкладку Si або 6H-SiC, 15R- SiC, 4H-SiC підкладка. Температура цієї реакції зазвичай становить 1300-1500 ℃. Звичайними джерелами кремнію є SiH4, TCS, MTS тощо, а джерелами C є переважно C2H4, C3H8 тощо, а H2 використовується як газ-носій. 

Процес зростання в основному включає такі етапи: 

1. Джерело газофазної реакції транспортується в основному потоці газу до зони осадження. 

2. Реакція газової фази відбувається в прикордонному шарі з утворенням тонких плівкових прекурсорів і побічних продуктів. 

3. Процес осадження, адсорбції та крекінгу прекурсора. 

4. Адсорбовані атоми мігрують і перебудовуються на поверхні підкладки. 

5. Адсорбовані атоми зароджуються і ростуть на поверхні підкладки. 

6. Масовий транспорт відпрацьованого газу після реакції в основну зону газового потоку і виведення з реакційної камери. 

Очікується, що завдяки безперервному технологічному прогресу та поглибленим дослідженням механізмів гетероепітаксіальна технологія 3C-SiC відіграватиме більш важливу роль у напівпровідниковій промисловості та сприятиме розробці високоефективних електронних пристроїв. Наприклад, швидке зростання високоякісної товстої плівки 3C-SiC є ключем до задоволення потреб високовольтних пристроїв. Необхідні подальші дослідження, щоб подолати баланс між швидкістю росту та однорідністю матеріалу; у поєднанні із застосуванням 3C-SiC у гетерогенних структурах, таких як SiC/GaN, вивчити його потенційні застосування в нових пристроях, таких як силова електроніка, оптоелектронна інтеграція та квантова обробка інформації.

Vetek Semiconductor надає 3CSiC покриттяна різних продуктах, таких як високочистий графіт і високочистий карбід кремнію. Маючи понад 20 років досвіду досліджень і розробок, наша компанія вибирає високоякісні матеріали, такі якЯкщо одержувач Epi, Епітаксіальний приймач SiC, GaN на Si епісуцепторі тощо, які відіграють важливу роль у процесі виробництва епітаксійного шару.

Якщо у вас є запитання або вам потрібна додаткова інформація, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами.

Моб/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

Електронна адреса: anny@veteksemi.com