மூன்று SIC ஒற்றை படிக வளர்ச்சி தொழில்நுட்பங்கள்

SIC ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான முக்கிய முறைகள்:உடல் நீராவி போக்குவரத்து (பிரைவேட் டிரான்ஸ்), உயர் வெப்பநிலை வேதியியல் நீராவி படிவு (HTCVD)மற்றும்உயர் வெப்பநிலை தீர்வு வளர்ச்சி (HTSG). படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அவற்றில், பி.வி.டி முறை இந்த கட்டத்தில் மிகவும் முதிர்ச்சியடைந்த மற்றும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் முறையாகும். தற்போது.

எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களின் வளர்ச்சியை அடைய சுமார் 2100 the அதிக வெப்பநிலை சூழலில் எஸ்.ஐ.சியை உருவாக்க எஸ்.ஐ. பி.வி.டி முறையைப் போலவே, இந்த முறைக்கும் அதிக வளர்ச்சி வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது மற்றும் அதிக வளர்ச்சி செலவைக் கொண்டுள்ளது. HTSG முறை மேலே உள்ள இரண்டு முறைகளிலிருந்து வேறுபட்டது. SIC ஒற்றை படிகங்களின் வளர்ச்சியை அடைய SI மற்றும் C கூறுகளை உயர் வெப்பநிலை கரைசலில் கரைப்பது மற்றும் மறுபரிசீலனை செய்வதைப் பயன்படுத்துவதே இதன் அடிப்படைக் கொள்கை. தற்போது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் தொழில்நுட்ப மாதிரி TSSG முறை.

இந்த முறை SIC இன் வளர்ச்சியை குறைந்த வெப்பநிலையில் (2000 ° C க்குக் கீழே) தெர்மோடைனமிக் சமநிலை நிலையில் அடைய முடியும், மேலும் வளர்ந்த படிகங்கள் உயர் தரம், குறைந்த செலவு, எளிதான விட்டம் விரிவாக்கம் மற்றும் எளிதான நிலையான பி-வகை ஊக்கமருந்து ஆகியவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. இது பி.வி.டி முறைக்குப் பிறகு பெரிய, உயர்தர மற்றும் குறைந்த விலை எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களைத் தயாரிப்பதற்கான ஒரு முறையாக மாறும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

படம் 1. மூன்று SIC ஒற்றை படிக வளர்ச்சி தொழில்நுட்பங்களின் கொள்கைகளின் திட்ட வரைபடம்

01 மேம்பாட்டு வரலாறு மற்றும் டி.எஸ்.எஸ்.ஜி-வளர்ந்த எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களின் தற்போதைய நிலை

SIC ஐ வளர்ப்பதற்கான HTSG முறை 60 ஆண்டுகளுக்கும் மேலான வரலாற்றைக் கொண்டுள்ளது.

1961 இல், ஹால்டன் மற்றும் பலர். முதலில் சி கரைந்த ஒரு உயர் வெப்பநிலை எஸ்ஐ உருகலில் இருந்து முதலில் எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களைப் பெற்றது, பின்னர் எஸ்.ஐ.

1999 இல், ஹோஃப்மேன் மற்றும் பலர். ஜெர்மனியில் உள்ள எர்லாங்கன் பல்கலைக்கழகத்தில் இருந்து தூய எஸ்.ஐ.யை ஒரு சுய-ஃப்ளக்ஸ் பயன்படுத்தியது மற்றும் உயர் வெப்பநிலை மற்றும் உயர் அழுத்த டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையைப் பயன்படுத்தி சி.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களை 1.4 அங்குல விட்டம் மற்றும் முதல் முறையாக 1 மிமீ தடிமன் கொண்டது.

2000 ஆம் ஆண்டில், அவை செயல்முறையை மேலும் மேம்படுத்தி, SIC படிகங்களை 20-30 மிமீ விட்டம் மற்றும் 20 மிமீ வரை தடிமன் கொண்டு தூய்மையான Si ஐப் பயன்படுத்தி 1900-2400.

அப்போதிருந்து, ஜப்பான், தென் கொரியா, பிரான்ஸ், சீனா மற்றும் பிற நாடுகளில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையால் எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறுகளின் வளர்ச்சி குறித்த ஆராய்ச்சியை அடுத்தடுத்து மேற்கொண்டுள்ளனர், இது சமீபத்திய ஆண்டுகளில் டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையை விரைவாக உருவாக்கச் செய்துள்ளது. அவற்றில், ஜப்பானை சுமிட்டோமோ மெட்டல் மற்றும் டொயோட்டா பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகிறது. அட்டவணை 1 மற்றும் படம் 2 ஆகியவை SIC ஒற்றை படிகங்களின் வளர்ச்சியில் சுமிட்டோமோ உலோகத்தின் ஆராய்ச்சி முன்னேற்றத்தைக் காட்டுகின்றன, மேலும் அட்டவணை 2 மற்றும் படம் 3 டொயோட்டாவின் முக்கிய ஆராய்ச்சி செயல்முறை மற்றும் பிரதிநிதி முடிவுகளைக் காட்டுகின்றன.

இந்த ஆராய்ச்சி குழு 2016 ஆம் ஆண்டில் டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையால் எஸ்.ஐ.சி படிகங்களின் வளர்ச்சியைப் பற்றிய ஆராய்ச்சியை மேற்கொள்ளத் தொடங்கியது, மேலும் 10 மி.மீ தடிமன் கொண்ட 2 அங்குல 4 எச்-சிக் படிகத்தை வெற்றிகரமாகப் பெற்றது. சமீபத்தில், படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அணி 4 அங்குல 4H-SIC படிகத்தை வெற்றிகரமாக வளர்த்துள்ளது.

படம் 2.TSSG முறையைப் பயன்படுத்தி சுமிட்டோமோ மெட்டலின் குழுவால் வளர்க்கப்பட்ட SIC படிகத்தின் ஒளியியல் புகைப்படம்

படம் 3.TSSG முறையைப் பயன்படுத்தி SIC ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதில் டொயோட்டாவின் குழுவின் பிரதிநிதி சாதனைகள்

படம் 4. டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையைப் பயன்படுத்தி எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதில், சீன விஞ்ஞானங்கள் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் இயற்பியல், அறிவியல் அகாடமியின் பிரதிநிதி சாதனைகள்

02 TSSG முறையால் SIC ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான அடிப்படைக் கொள்கைகள்

சாதாரண அழுத்தத்தில் SIC க்கு உருகும் புள்ளி இல்லை. வெப்பநிலை 2000 than க்கு மேல் அடையும் போது, ​​அது நேரடியாக வாயு மற்றும் சிதைந்துவிடும். ஆகையால், அதே கலவையின் SIC உருகலை மெதுவாக குளிர்விப்பதன் மூலமும், திடப்படுத்துவதன் மூலமும் SIC ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பது சாத்தியமில்லை, அதாவது உருகும் முறை.

Si-C பைனரி கட்ட வரைபடத்தின்படி, SI- நிறைந்த முடிவில் "L+SIC" இன் இரண்டு கட்ட பகுதி உள்ளது, இது SIC இன் திரவ கட்ட வளர்ச்சிக்கான வாய்ப்பை வழங்குகிறது. இருப்பினும், C க்கான தூய Si இன் கரைதிறன் மிகக் குறைவு, எனவே உயர் வெப்பநிலை கரைசலில் சி செறிவை அதிகரிக்க உதவ SI உருகலில் ஃப்ளக்ஸ் சேர்க்க வேண்டியது அவசியம். தற்போது, ​​HTSG முறையால் SIC ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான பிரதான தொழில்நுட்ப முறை TSSG முறை. படம் 5 (அ) என்பது TSSG முறையால் SIC ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான கொள்கையின் திட்ட வரைபடமாகும்.

அவற்றில், உயர் வெப்பநிலை கரைசலின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளை ஒழுங்குபடுத்துதல் மற்றும் முழு வளர்ச்சி அமைப்பில் கரைப்பான் சி தேவையின் நல்ல மாறும் சமநிலையை அடைய கரைப்பான் போக்குவரத்து செயல்முறை மற்றும் படிக வளர்ச்சி இடைமுகத்தின் இயக்கவியல் ஆகியவை டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையால் எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களின் வளர்ச்சியை நன்கு உணர முக்கியம்.

படம் 5. (அ) ​​TSSG முறையால் SIC ஒற்றை படிக வளர்ச்சியின் திட்ட வரைபடம்; (ஆ) எல்+எஸ்ஐசி இரண்டு-கட்ட பிராந்தியத்தின் நீளமான பகுதியின் திட்ட வரைபடம்

03 உயர் வெப்பநிலை தீர்வுகளின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள்

டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையால் எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கு போதுமான சி ஐ உயர் வெப்பநிலை தீர்வுகளாக கரைப்பது முக்கியமாகும். ஃப்ளக்ஸ் கூறுகளைச் சேர்ப்பது உயர் வெப்பநிலை தீர்வுகளில் C இன் கரைதிறனை அதிகரிக்க ஒரு சிறந்த வழியாகும்.

அதே நேரத்தில், ஃப்ளக்ஸ் கூறுகளைச் சேர்ப்பது படிக வளர்ச்சியுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடைய உயர் வெப்பநிலை தீர்வுகளின் அடர்த்தி, பாகுத்தன்மை, மேற்பரப்பு பதற்றம், உறைபனி புள்ளி மற்றும் பிற வெப்ப இயக்கவியல் அளவுருக்களையும் கட்டுப்படுத்தும், இதன் மூலம் படிக வளர்ச்சியில் வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் இயக்க செயல்முறைகளை நேரடியாக பாதிக்கும். ஆகையால், ஃப்ளக்ஸ் கூறுகளைத் தேர்ந்தெடுப்பது SIC ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான TSSG முறையை அடைவதில் மிக முக்கியமான படியாகும், மேலும் இது இந்த துறையில் ஆராய்ச்சி மையமாகும்.

லி-சி, டி-சி, சிஆர்-சி, ஃபெ-சி, எஸ்சி-சி, நி-சி மற்றும் கோ-சி உள்ளிட்ட பல பைனரி உயர் வெப்பநிலை தீர்வு அமைப்புகள் இலக்கியத்தில் பதிவாகியுள்ளன. அவற்றில், Cr-Si, Ti-Si மற்றும் Fe-Si இன் பைனரி அமைப்புகள் மற்றும் CR-CCE-AL-Si போன்ற பல-கூறு அமைப்புகள் நன்கு வளர்ந்தவை மற்றும் நல்ல படிக வளர்ச்சி முடிவுகளைப் பெற்றுள்ளன.

படம் 6 (அ) கவனிஷி மற்றும் பலர் சுருக்கமாகக் கூறப்பட்ட சிஆர்-சி, டி-சி மற்றும் ஃபெ-சி ஆகியவற்றின் மூன்று வெவ்வேறு உயர் வெப்பநிலை தீர்வு அமைப்புகளில் எஸ்ஐசி வளர்ச்சி விகிதத்திற்கும் வெப்பநிலைக்கும் இடையிலான உறவை காட்டுகிறது. 2020 இல் ஜப்பானில் உள்ள தோஹோகு பல்கலைக்கழகத்தின்.

படம் 6 (பி) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஹியூன் மற்றும் பலர். சி. இன் கரைதிறனைக் காட்ட சி.

படம் 6. (அ) ​​வெவ்வேறு உயர் வெப்பநிலை தீர்வு அமைப்புகளைப் பயன்படுத்தும் போது SIC ஒற்றை படிக வளர்ச்சி வீதத்திற்கும் வெப்பநிலைக்கும் இடையிலான உறவு

04 வளர்ச்சி இயக்கவியல் ஒழுங்குமுறை

உயர்தர SIC ஒற்றை படிகங்களை சிறப்பாகப் பெறுவதற்கு, படிக மழையின் இயக்கவியலை ஒழுங்குபடுத்துவதும் அவசியம். ஆகையால், எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையின் மற்றொரு ஆராய்ச்சி கவனம் அதிக வெப்பநிலை தீர்வுகளில் மற்றும் படிக வளர்ச்சி இடைமுகத்தில் இயக்கவியலை ஒழுங்குபடுத்துவதாகும்.

ஒழுங்குமுறைக்கான முக்கிய வழிமுறைகள் பின்வருமாறு: விதை படிகத்தின் சுழற்சி மற்றும் இழுத்தல் செயல்முறை மற்றும் சிலுவை, வளர்ச்சி அமைப்பில் வெப்பநிலை புலத்தை ஒழுங்குபடுத்துதல், சிலுவை அமைப்பு மற்றும் அளவை மேம்படுத்துதல் மற்றும் வெளிப்புற காந்தப்புலத்தால் உயர் வெப்பநிலை தீர்வு வெப்பச்சலனத்தை ஒழுங்குபடுத்துதல். உயர் வெப்பநிலை தீர்வு மற்றும் படிக வளர்ச்சிக்கு இடையிலான இடைமுகத்தில் வெப்பநிலை புலம், ஓட்டம் புலம் மற்றும் கரைப்பான் செறிவு புலத்தை ஒழுங்குபடுத்துவதே அடிப்படை நோக்கம், இதனால் உயர் வெப்பநிலை கரைசலில் இருந்து SIC ஐ ஒரு ஒழுங்கான முறையில் சிறப்பாகவும் வேகமாகவும் வளர்ப்பது மற்றும் உயர் தரமான பெரிய அளவிலான ஒற்றை படிகங்களாக வளரும்.

குசுனோகி மற்றும் பலர் பயன்படுத்தும் "க்ரூசிபிள் துரிதப்படுத்தப்பட்ட சுழற்சி தொழில்நுட்பம்" போன்ற மாறும் ஒழுங்குமுறையை அடைய ஆராய்ச்சியாளர்கள் பல முறைகளை முயற்சித்துள்ளனர். 2006 ஆம் ஆண்டில் அறிவிக்கப்பட்ட அவர்களின் படைப்புகளில், மற்றும் டைகோகு மற்றும் பலர் உருவாக்கிய "குழிவான தீர்வு வளர்ச்சி தொழில்நுட்பம்".

2014 இல், குசுனோகி மற்றும் பலர். உயர் வெப்பநிலை தீர்வு வெப்பச்சலனத்தை ஒழுங்குபடுத்துவதை அடைய க்ரூசிபிலில் ஒரு மூழ்கும் வழிகாட்டியாக (ஐ.ஜி) ஒரு கிராஃபைட் மோதிர கட்டமைப்பைச் சேர்த்தது. கிராஃபைட் வளையத்தின் அளவு மற்றும் நிலையை மேம்படுத்துவதன் மூலம், விதை படிகத்திற்குக் கீழே உள்ள உயர் வெப்பநிலை கரைசலில் ஒரு சீரான மேல்நோக்கி கரைப்பான் போக்குவரத்து பயன்முறையை நிறுவ முடியும், இதன் மூலம் படம் 7 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி படிக வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் தரத்தை மேம்படுத்துகிறது.

படம் 7: (அ) உயர்-வெப்பநிலை தீர்வு ஓட்டம் மற்றும் சிலுவையில் வெப்பநிலை விநியோகத்தின் உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள்; 

(ஆ) சோதனை சாதனத்தின் திட்ட வரைபடம் மற்றும் முடிவுகளின் சுருக்கம்

SIC ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான TSSG முறையின் 05 நன்மைகள்

SIC ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதில் TSSG முறையின் நன்மைகள் பின்வரும் அம்சங்களில் பிரதிபலிக்கின்றன:

. 1999 இல், ஹோஃப்மேன் மற்றும் பலர். படம் 8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையால் எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களை வளர்க்கும் செயல்பாட்டில் மைக்ரோடூப்கள் திறம்பட மூடப்படலாம் என்பதை ஆப்டிகல் நுண்ணோக்கி மூலம் கவனித்து நிரூபிக்கிறது.

படம் 8: டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையால் எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகத்தின் வளர்ச்சியின் போது மைக்ரோடூப்களை நீக்குதல்:

. 

(ஆ) பிரதிபலிப்பு பயன்முறையில் அதே பகுதியின் ஆப்டிகல் மைக்ரோகிராஃப், மைக்ரோடூப்கள் முற்றிலுமாக மூடப்பட்டிருப்பதைக் குறிக்கிறது.

.

டொயோட்டா மற்றும் சுமிட்டோமோ கார்ப்பரேஷனின் தொடர்புடைய ஆராய்ச்சி குழுக்கள் படம் 9 (அ) மற்றும் (பி) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, "மாதவிடாய் உயரக் கட்டுப்பாடு" தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் செயற்கையாக கட்டுப்படுத்தக்கூடிய படிக விட்டம் விரிவாக்கத்தை வெற்றிகரமாக அடைந்துள்ளன.

படம் 9: (அ) டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையில் மாதவிடாய் கட்டுப்பாட்டு தொழில்நுட்பத்தின் திட்ட வரைபடம்; 

(ஆ) இந்த தொழில்நுட்பத்தால் பெறப்பட்ட மாதவிடாய் உயரம் மற்றும் SIC படிகத்தின் பக்கக் காட்சியுடன் வளர்ச்சி கோணத்தின் மாற்றம்; 

(இ) 2.5 மிமீ மாதவிடாய் உயரத்தில் 20 மணிநேரத்திற்கு வளர்ச்சி; 

(ஈ) 0.5 மிமீ மாதவிடாய் உயரத்தில் 10 மணிநேரம் வளர்ச்சி;

(இ) 35 மணிநேரத்தின் வளர்ச்சி, மாதவிடாய் உயரம் படிப்படியாக 1.5 மிமீ முதல் பெரிய மதிப்புக்கு அதிகரிக்கும்.

(3) பி.வி.டி முறையுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​எஸ்.ஐ.சி படிகங்களின் நிலையான பி-வகை ஊக்கமருந்து அடைய டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறை எளிதானது. உதாரணமாக, ஷிராய் மற்றும் பலர். படம் 10 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையால் குறைந்த-எதிர்ப்பு பி-வகை 4 எச்-சிஐசி படிகங்களை அவர்கள் வளர்த்ததாக 2014 ஆம் ஆண்டில் டொயோட்டா அறிவித்தது.

படம் 10: (அ) டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையால் வளர்க்கப்பட்ட பி-வகை எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகத்தின் பக்க பார்வை; 

(ஆ) படிகத்தின் நீளமான பகுதியின் பரிமாற்ற ஆப்டிகல் புகைப்படம்; 

(இ) உயர் வெப்பநிலை கரைசலில் இருந்து வளர்ந்த ஒரு படிகத்தின் மேல் மேற்பரப்பு உருவவியல் 3% (அணு பின்னம்)

06 முடிவு மற்றும் அவுட்லுக்

எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறை கடந்த 20 ஆண்டுகளில் பெரும் முன்னேற்றம் அடைந்துள்ளது, மேலும் ஒரு சில அணிகள் டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையால் உயர்தர 4 அங்குல எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களை வளர்த்துள்ளன.

இருப்பினும், இந்த தொழில்நுட்பத்தின் மேலும் வளர்ச்சிக்கு பின்வரும் முக்கிய அம்சங்களில் முன்னேற்றங்கள் தேவை:

(1) கரைசலின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள் பற்றிய ஆழமான ஆய்வு;

(2) வளர்ச்சி விகிதத்திற்கும் படிக தரத்திற்கும் இடையிலான சமநிலை;

(3) நிலையான படிக வளர்ச்சி நிலைமைகளை நிறுவுதல்;

(4) சுத்திகரிக்கப்பட்ட டைனமிக் கட்டுப்பாட்டு தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி.

டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறை பி.வி.டி முறைக்குப் பின்னால் இன்னும் ஓரளவு இருந்தாலும், இந்த துறையில் ஆராய்ச்சியாளர்களின் தொடர்ச்சியான முயற்சிகளுடன், டி.எஸ்.எஸ்.ஜி முறையால் எஸ்.ஐ.சி ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான முக்கிய விஞ்ஞான சிக்கல்கள் தொடர்ந்து தீர்க்கப்படுகின்றன மற்றும் வளர்ச்சி செயல்பாட்டில் முக்கிய தொழில்நுட்பங்கள் தொடர்ச்சியாக உடைக்கப்பட்டுள்ளன, இந்த தொழில்நுட்பம் மேலும் வளர்ந்து வரும் முறையாகும், இதனால் டி.எஸ். SIC தொழில்.