டான்டலம் கார்பைடு பூச்சுகள் (TaC) இல்லாமல் ஏன் சிலிக்கான் கார்பைடு(SiC) PVT கிரிஸ்டல் வளர்ச்சி செய்ய முடியாது?

இயற்பியல் நீராவி போக்குவரத்து (PVT) முறையின் மூலம் சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) படிகங்களை வளர்க்கும் செயல்பாட்டில், 2000-2500 °C என்ற தீவிர உயர் வெப்பநிலையானது "இரட்டை முனைகள் கொண்ட வாள்" ஆகும் - இது மூலப்பொருட்களின் பதங்கமாதல் மற்றும் போக்குவரத்துக்கு உந்துகிறது, இது வியத்தகு முறையில் தீவிரப்படுத்துகிறது வழக்கமான கிராஃபைட் வெப்ப மண்டல கூறுகள். இந்த அசுத்தங்கள் வளர்ச்சி இடைமுகத்தில் நுழைந்தவுடன், அவை நேரடியாக படிகத்தின் முக்கிய தரத்தை சேதப்படுத்தும். டான்டலம் கார்பைடு (TaC) பூச்சுகள் PVT படிக வளர்ச்சிக்கான "விருப்பத் தேர்வு" என்பதை விட "கட்டாய விருப்பமாக" மாறியதற்கு இதுவே அடிப்படைக் காரணம்.

1. தடய அசுத்தங்களின் இரட்டை அழிவு பாதைகள்

சிலிக்கான் கார்பைடு படிகங்களுக்கு அசுத்தங்களால் ஏற்படும் தீங்கு முக்கியமாக இரண்டு முக்கிய பரிமாணங்களில் பிரதிபலிக்கிறது, இது படிக பயன்பாட்டினை நேரடியாக பாதிக்கிறது:

• ஒளி உறுப்பு அசுத்தங்கள் (நைட்ரஜன் N, போரான் பி):உயர் வெப்பநிலை நிலைமைகளின் கீழ், அவை கார்பன் அணுக்களுக்கு மாற்றாக SiC லட்டுக்குள் எளிதில் நுழைகின்றன, மேலும் நன்கொடை ஆற்றல் நிலைகளை உருவாக்குகின்றன, இது படிகத்தின் கேரியர் செறிவு மற்றும் எதிர்ப்பை நேரடியாக மாற்றுகிறது. நைட்ரஜன் அசுத்த செறிவில் 1×10¹⁶ cm⁻³ இன் ஒவ்வொரு அதிகரிப்புக்கும், n-வகை 4H-SiC இன் எதிர்ப்பாற்றல் கிட்டத்தட்ட ஒரு வரிசை அளவு குறையலாம், இதனால் இறுதி சாதன மின் அளவுருக்கள் வடிவமைப்பு இலக்குகளிலிருந்து விலகும் என்று சோதனை முடிவுகள் காட்டுகின்றன.
• உலோக உறுப்பு அசுத்தங்கள் (இரும்பு Fe, நிக்கல் Ni):அவற்றின் அணு கதிர்கள் சிலிக்கான் மற்றும் கார்பன் அணுக்களிலிருந்து கணிசமாக வேறுபடுகின்றன. லட்டியில் இணைக்கப்பட்டவுடன், அவை உள்ளூர் லட்டு விகாரத்தைத் தூண்டுகின்றன. இந்த இறுக்கமான பகுதிகள் அடித்தளத் தளம் இடப்பெயர்வுகள் (BPDகள்) மற்றும் ஸ்டாக்கிங் தவறுகள் (SFகள்) ஆகியவற்றிற்கான அணுக்கரு தளங்களாக மாறி, படிகத்தின் கட்டமைப்பு ஒருமைப்பாடு மற்றும் சாதன நம்பகத்தன்மையை கடுமையாக சேதப்படுத்துகிறது.
  
  

2. தெளிவான ஒப்பீட்டிற்கு, இரண்டு வகையான அசுத்தங்களின் தாக்கங்கள் பின்வருமாறு சுருக்கப்பட்டுள்ளன:

3. டான்டலம் கார்பைடு பூச்சுகளின் மூன்று மடங்கு பாதுகாப்பு பொறிமுறை

அதன் மூலத்தில் தூய்மையற்ற மாசுபடுவதைத் தடுக்க, கிராஃபைட் வெப்ப மண்டல கூறுகளின் மேற்பரப்பில் ஒரு டான்டலம் கார்பைடு (TaC) பூச்சுகளை இரசாயன நீராவி படிவு (CVD) வழியாக வைப்பது நிரூபிக்கப்பட்ட மற்றும் பயனுள்ள தொழில்நுட்ப தீர்வாகும். அதன் முக்கிய செயல்பாடுகள் "எதிர்ப்பு மாசுபாட்டை" சுற்றி வருகின்றன:

உயர் இரசாயன நிலைத்தன்மை:PVT உயர் வெப்பநிலை சூழல்களின் கீழ் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான நீராவியுடன் குறிப்பிடத்தக்க எதிர்விளைவுகளுக்கு உட்படாது, சுய-சிதைவு அல்லது புதிய அசுத்தங்களை உருவாக்குவதைத் தவிர்க்கிறது.

குறைந்த ஊடுருவல்:ஒரு அடர்த்தியான நுண் கட்டமைப்பு ஒரு இயற்பியல் தடையை உருவாக்குகிறது, கிராஃபைட் அடி மூலக்கூறில் இருந்து அசுத்தங்களின் வெளிப்புற பரவலை திறம்பட தடுக்கிறது.

உள்ளார்ந்த உயர் தூய்மை:பூச்சு அதிக வெப்பநிலையில் நிலையானது மற்றும் குறைந்த நீராவி அழுத்தத்தைக் கொண்டுள்ளது, இது மாசுபாட்டின் புதிய ஆதாரமாக மாறாமல் இருப்பதை உறுதி செய்கிறது.

4. பூச்சுக்கான முக்கிய தூய்மை விவரக்குறிப்பு தேவைகள்

தீர்வின் செயல்திறன் பூச்சுகளின் சொந்த விதிவிலக்கான தூய்மையைப் பொறுத்தது, இது க்ளோ டிஸ்சார்ஜ் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரி (ஜிடிஎம்எஸ்) சோதனை மூலம் துல்லியமாக சரிபார்க்கப்படுகிறது:

5. நடைமுறை விண்ணப்ப முடிவுகள்

உயர்தர டான்டலம் கார்பைடு பூச்சுகளைப் பயன்படுத்திய பிறகு, சிலிக்கான் கார்பைடு படிக வளர்ச்சி மற்றும் சாதன உற்பத்தி நிலைகள் இரண்டிலும் தெளிவான மேம்பாடுகளைக் காணலாம்:

படிக தர மேம்பாடு:பாசல் பிளேன் டிஸ்லோகேஷன் (BPD) அடர்த்தி பொதுவாக 30%க்கும் அதிகமாகக் குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் செதில் எதிர்ப்புத் தன்மை சீரானது மேம்படுத்தப்படுகிறது.

மேம்படுத்தப்பட்ட சாதன நம்பகத்தன்மை:உயர்-தூய்மை அடி மூலக்கூறுகளில் தயாரிக்கப்படும் SiC MOSFETகள் போன்ற சக்தி சாதனங்கள் முறிவு மின்னழுத்தத்தில் மேம்பட்ட நிலைத்தன்மையைக் காட்டுகின்றன மற்றும் ஆரம்ப தோல்வி விகிதங்களைக் குறைக்கின்றன.

அதன் உயர் தூய்மை மற்றும் நிலையான இரசாயன மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளுடன், டான்டலம் கார்பைடு பூச்சுகள் PVT-வளர்க்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு படிகங்களுக்கு நம்பகமான தூய்மைத் தடையை உருவாக்குகின்றன. அவை ஹாட்-ஜோன் கூறுகளை - தூய்மையற்ற வெளியீட்டின் சாத்தியமான ஆதாரமாக - கட்டுப்படுத்தக்கூடிய மந்த எல்லைகளாக மாற்றுகின்றன, முக்கிய படிகப் பொருட்களின் தரத்தை உறுதி செய்வதற்கும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட சிலிக்கான் கார்பைடு சாதனங்களின் பெருமளவிலான உற்பத்திக்கு ஆதரவளிப்பதற்கும் ஒரு முக்கிய அடித்தள தொழில்நுட்பமாக செயல்படுகிறது.

அடுத்த கட்டுரையில், டான்டலம் கார்பைடு பூச்சுகள் எவ்வாறு வெப்பப் புலத்தை மேலும் மேம்படுத்துகிறது மற்றும் தெர்மோடைனமிக் கண்ணோட்டத்தில் படிக வளர்ச்சியின் தரத்தை எவ்வாறு மேம்படுத்துகிறது என்பதை ஆராய்வோம். முழுமையான பூச்சு தூய்மை ஆய்வு செயல்முறை பற்றி மேலும் அறிய நீங்கள் விரும்பினால், விரிவான தொழில்நுட்ப ஆவணங்களை எங்கள் அதிகாரப்பூர்வ இணையதளம் மூலம் பெறலாம்.