படி-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி என்றால் என்ன?

SiC மின் சாதனங்களைத் தயாரிப்பதற்கான முக்கிய தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாக, SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பத்தால் வளர்க்கப்படும் எபிடாக்சியின் தரம் SiC சாதனங்களின் செயல்திறனை நேரடியாகப் பாதிக்கும். தற்போது, ​​மிக முக்கிய SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பம் இரசாயன நீராவி படிவு (CVD) ஆகும்.

SIC இன் பல நிலையான படிக பாலிட்டிப்கள் உள்ளன. ஆகையால், பெறப்பட்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி அடுக்கை குறிப்பிட்ட படிக பாலிடிப்டைப் பெறுவதற்கு செயல்படுத்துவதற்காகSIC அடி மூலக்கூறு, அடி மூலக்கூறின் முப்பரிமாண அணு ஏற்பாடு தகவலை எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி அடுக்குக்கு மாற்றுவது அவசியம், இதற்கு சில சிறப்பு முறைகள் தேவை. ஹிரோயுகி மாட்சுனாமி, கியோட்டோ பல்கலைக்கழகத்தின் எமரிட்டஸ் பேராசிரியர் மற்றும் பலர், SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பத்தை முன்மொழிந்தனர், இது SiC அடி மூலக்கூறின் குறைந்த-குறியீட்டு படிக விமானத்தில் இரசாயன நீராவி படிவு (CVD) சரியான வளர்ச்சி நிலைமைகளின் கீழ் சிறிய ஆஃப்-ஆங்கிள் திசையில் செய்கிறது. இந்த தொழில்நுட்ப முறை படி-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி முறை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

படி-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி முறை மூலம் SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியை எவ்வாறு செய்வது என்பதை படம் 1 காட்டுகிறது. ஒரு சுத்தமான மற்றும் ஆஃப்-ஆங்கிள் SiC அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பு படிகளின் அடுக்குகளாக உருவாகிறது, மேலும் மூலக்கூறு-நிலை படி மற்றும் அட்டவணை அமைப்பு பெறப்படுகிறது. மூலப்பொருள் வாயு அறிமுகப்படுத்தப்படும் போது, ​​மூலப்பொருள் SiC அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் வழங்கப்படுகிறது, மேலும் அட்டவணையில் நகரும் மூலப்பொருள் வரிசையின் படிகள் மூலம் கைப்பற்றப்படுகிறது. கைப்பற்றப்பட்ட மூலப்பொருள் படிக பாலிடைப்புடன் இணக்கமான ஒரு அமைப்பை உருவாக்கும் போதுSIC அடி மூலக்கூறுதொடர்புடைய நிலையில், எபிடாக்சியல் அடுக்கு வெற்றிகரமாக SiC அடி மூலக்கூறின் குறிப்பிட்ட படிக பாலிடைப்பைப் பெறுகிறது.

படம் 1: ஆஃப்-ஆங்கிள் (0001) உடன் SIC அடி மூலக்கூறின் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி

நிச்சயமாக, படி-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பத்தில் சிக்கல்கள் இருக்கலாம். வளர்ச்சி நிலைமைகள் பொருத்தமான நிலைமைகளைப் பூர்த்தி செய்யாதபோது, ​​மூலப்பொருட்கள் படிகளில் இல்லாமல் மேசையில் படிகங்களை உருவாக்குகின்றன, இது வெவ்வேறு படிக பாலிடைப்களின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கும், சிறந்த எபிடாக்சியல் அடுக்கு வளரத் தவறிவிடும். எபிடாக்சியல் லேயரில் பன்முக பாலிடைப்கள் தோன்றினால், குறைக்கடத்தி சாதனம் அபாயகரமான குறைபாடுகளுடன் விடப்படலாம். எனவே, படி-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பத்தில், விலகலின் அளவு, படி அகலம் ஒரு நியாயமான அளவை அடைய வடிவமைக்கப்பட வேண்டும். அதே நேரத்தில், மூலப்பொருள் வாயுவில் Si மூலப்பொருட்கள் மற்றும் C மூலப்பொருட்களின் செறிவு, வளர்ச்சி வெப்பநிலை மற்றும் பிற நிலைமைகள் படிகளில் படிகங்களின் முன்னுரிமை உருவாக்கத்திற்கான நிபந்தனைகளையும் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும். தற்போது, ​​முக்கிய மேற்பரப்பு4H-வகை SiC அடி மூலக்கூறுசந்தையில் 4 ° விலகல் கோணம் (0001) மேற்பரப்பை அளிக்கிறது, இது படி-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பத்தின் தேவைகள் இரண்டையும் பூர்த்தி செய்ய முடியும் மற்றும் பவுலிலிருந்து பெறப்பட்ட செதில்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்கும்.

SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கான இரசாயன நீராவி படிவு முறையில் உயர்-தூய்மை ஹைட்ரஜன் ஒரு கேரியராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் SiH4 மற்றும் C மூலப்பொருட்களான C3H8 போன்ற Si மூலப்பொருட்கள் SiC அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் உள்ளீடு ஆகும், அதன் அடி மூலக்கூறு வெப்பநிலை எப்போதும் பராமரிக்கப்படுகிறது. 1500-1600℃. 1500-1600 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில், உபகரணங்களின் உள் சுவரின் வெப்பநிலை போதுமானதாக இல்லாவிட்டால், மூலப்பொருட்களின் விநியோக திறன் மேம்படுத்தப்படாது, எனவே சூடான சுவர் உலை பயன்படுத்த வேண்டியது அவசியம். செங்குத்து, கிடைமட்ட, பல-செதில் மற்றும் ஒற்றை- உட்பட பல வகையான SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி உபகரணங்கள் உள்ளன.செதில்வகைகள். புள்ளிவிவரங்கள் 2, 3 மற்றும் 4 ஆகியவை மூன்று வகையான எஸ்.ஐ.சி எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி கருவிகளின் உலை பகுதியின் வாயு ஓட்டம் மற்றும் அடி மூலக்கூறு உள்ளமைவைக் காட்டுகின்றன.

படம் 2 மல்டி-சிப் சுழற்சி மற்றும் புரட்சி

படம் 3 மல்டி-சிப் புரட்சி

படம் 4 ஒற்றை சிப்

எஸ்.ஐ.சி எபிடாக்சியல் அடி மூலக்கூறுகளின் வெகுஜன உற்பத்தியை அடைவதற்கு பல முக்கிய புள்ளிகள் உள்ளன: எபிடாக்சியல் லேயர் தடிமன் சீரான தன்மை, ஊக்கமருந்து செறிவின் சீரான தன்மை, தூசி, மகசூல், கூறு மாற்றீட்டின் அதிர்வெண் மற்றும் பராமரிப்பின் வசதி. அவற்றில், ஊக்கமருந்து செறிவின் சீரான தன்மை சாதனத்தின் மின்னழுத்த எதிர்ப்பு விநியோகத்தை நேரடியாக பாதிக்கும், எனவே செதில் மேற்பரப்பு, தொகுதி மற்றும் தொகுதி ஆகியவற்றின் சீரான தன்மை மிக அதிகமாக உள்ளது. கூடுதலாக, உலை மற்றும் வளர்ச்சியின் போது வெளியேற்ற அமைப்பில் உள்ள கூறுகளுடன் இணைக்கப்பட்ட எதிர்வினை தயாரிப்புகள் ஒரு தூசி மூலமாக மாறும், மேலும் இந்த தூசிகளை எவ்வாறு வசதியாக அகற்றுவது என்பதும் ஒரு முக்கியமான ஆராய்ச்சி திசையாகும்.

SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்குப் பிறகு, ஆற்றல் சாதனங்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தக்கூடிய உயர்-தூய்மை SiC ஒற்றைப் படிக அடுக்கு பெறப்படுகிறது. கூடுதலாக, எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் மூலம், அடி மூலக்கூறில் இருக்கும் பாசல் பிளேன் டிஸ்லோகேஷனை (பிபிடி) அடி மூலக்கூறு/டிரிஃப்ட் லேயர் இடைமுகத்தில் த்ரெடிங் எட்ஜ் டிஸ்லோகேஷனாக (டிஇடி) மாற்றலாம் (படம் 5 ஐப் பார்க்கவும்). ஒரு இருமுனை மின்னோட்டம் பாயும் போது, ​​BPD ஸ்டாக்கிங் ஃபால்ட் விரிவாக்கத்திற்கு உட்படும், இதன் விளைவாக அதிகரித்த ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் போன்ற சாதன பண்புகள் சிதைந்துவிடும். இருப்பினும், BPD TED ஆக மாற்றப்பட்ட பிறகு, சாதனத்தின் மின் பண்புகள் பாதிக்கப்படாது. எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி இருமுனை மின்னோட்டத்தால் ஏற்படும் சாதனச் சிதைவைக் கணிசமாகக் குறைக்கும்.

படம் 5: எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கு முன்னும் பின்னும் SIC அடி மூலக்கூறின் பிபிடி மற்றும் மாற்றத்திற்குப் பிறகு டெட் குறுக்குவெட்டு

SIC இன் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியில், சறுக்கல் அடுக்கு மற்றும் அடி மூலக்கூறுக்கு இடையில் ஒரு இடையக அடுக்கு பெரும்பாலும் செருகப்படுகிறது. N- வகை ஊக்கமருந்து அதிக செறிவு கொண்ட இடையக அடுக்கு சிறுபான்மை கேரியர்களின் மறுசீரமைப்பை ஊக்குவிக்கும். கூடுதலாக, இடையக அடுக்கு அடித்தள விமான இடப்பெயர்வு (பிபிடி) மாற்றத்தின் செயல்பாட்டையும் கொண்டுள்ளது, இது செலவில் கணிசமான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது மற்றும் இது மிக முக்கியமான சாதன உற்பத்தி தொழில்நுட்பமாகும்.