د SiC واحد کرسټال کارولو چټکه ودهCVD-SiC بلکسرچینه د Sublimation میتود له لارې
د ریسایکل په کارولو سرهCVD-SiC بلاکونهد SiC سرچینې په توګه، SiC کرسټالونه په بریالیتوب سره د PVT میتود له لارې د 1.46 mm/h په کچه کرل شوي. د کرسټال وده شوي مایکرو پایپ او د بې ځایه کیدو کثافت دا په ګوته کوي چې د لوړې ودې نرخ سره سره ، د کرسټال کیفیت خورا ښه دی.
سیلیکون کاربایډ (SiC)یو پراخه بینډګاپ سیمیکمډکټر دی چې په لوړ ولتاژ ، لوړ بریښنا ، او لوړې فریکونسۍ کې غوښتنلیکونو لپاره غوره ملکیتونه لري. د دې غوښتنې په وروستیو کلونو کې په چټکۍ سره وده کړې، په ځانګړې توګه د بریښنا سیمیکمډکټر ساحه کې. د بریښنا سیمیکمډکټر غوښتنلیکونو لپاره، د SiC واحد کرسټالونه په 2100-2500 ° C کې د لوړ پاکوالي SiC سرچینې په ذریعه کرل کیږي، بیا د فزيکي بخار ټرانسپورټ (PVT) طریقې په کارولو سره د تخم کرسټال ته بیا کرسټال کول، وروسته په ویفرونو کې د واحد کرسټال سبسټریټ ترلاسه کولو لپاره پروسس کیږي. . په دودیز ډول،د SiC کرسټالد PVT میتود په کارولو سره د کریسټالینیت کنټرول لپاره د 0.3 څخه تر 0.8 mm/h په وده کې کرل کیږي، کوم چې د سیمیکمډکټر غوښتنلیکونو کې کارول شوي د نورو واحد کرسټال موادو په پرتله نسبتا ورو دی. کله چې د SIC کرسټالونه د PVT میتود په کارولو سره د لوړې ودې نرخ کې کرل کیږي، د کیفیت تخریب په شمول د کاربن شاملول، کم شوی پاکوالی، د پولی کرسټال وده، د غلو د حد جوړښت، او د بې ځایه کیدو او د پورسیت نیمګړتیاوې رد شوي ندي. له همدې امله، د SiC ګړندۍ وده نه ده شوې، او د SiC ورو وده کچه د SiC سبسټراټونو د تولید لپاره لوی خنډ دی.
له بلې خوا، د SiC ګړندۍ ودې په اړه وروستي راپورونه د PVT میتود پرځای د لوړې تودوخې کیمیاوي بخار ذخیره (HTCVD) میتودونه کاروي. د HTCVD میتود په ریکتور کې د SiC سرچینې په توګه د Si او C لرونکي بخار کاروي. HTCVD لا تر اوسه د SiC لوی تولید لپاره نه دی کارول شوی او د سوداګریز کولو لپاره نورې څیړنې او پراختیا ته اړتیا لري. په زړه پورې خبره، حتی د ∼3 mm/h په لوړه وده کې، SiC واحد کرسټال د HTCVD میتود په کارولو سره د ښه کرسټال کیفیت سره کرل کیدی شي. په ورته وخت کې، د SiC اجزا د سیمیکمډکټر پروسو کې د سخت چاپیریال لاندې کارول شوي چې د خورا لوړ پاکوالي پروسې کنټرول ته اړتیا لري. د سیمی کنډکټر پروسس غوښتنلیکونو لپاره، ∼99.9999٪ (∼6N) خالصیت SiC اجزا معمولا د CVD پروسې لخوا د میتیلټریچلوروسیلین (CH3Cl3Si، MTS) څخه چمتو کیږي. په هرصورت، د CVD-SiC اجزاوو د لوړ پاکوالي سره سره، دوی د کارولو وروسته پریښودل شوي. په دې وروستیو کې، رد شوي CVD-SiC اجزا د کرسټال ودې لپاره د SiC سرچینې په توګه په پام کې نیول شوي، که څه هم د بیا رغونې ځینې پروسې په شمول د کرسټال او پاکولو په شمول د کرسټال ودې سرچینې لوړې غوښتنې پوره کولو لپاره اړین دي. په دې څیړنه کې، موږ رد شوي CVD-SiC بلاکونه د SiC کرسټالونو د ودې لپاره د سرچینې په توګه د موادو ریسایکل کولو لپاره کارولي. د واحد کرسټال ودې لپاره د CVD-SiC بلاکونه د اندازې کنټرول شوي کرش شوي بلاکونو په توګه چمتو شوي، په شکل او اندازې کې د پام وړ توپیر لري د سوداګریز SiC پاؤډ په پرتله چې معمولا د PVT پروسې کې کارول کیږي، له همدې امله د SiC واحد کرسټال ودې چلند تمه کیده چې د پام وړ وي. مختلف د SiC واحد کرسټال ودې تجربو ترسره کولو دمخه، د کمپیوټر سمولونه د لوړې ودې نرخونو ترلاسه کولو لپاره ترسره شوي، او د تودوخې زون د واحد کرسټال ودې لپاره مطابق ترتیب شوی و. د کرسټال له ودې وروسته، وده شوي کرسټالونه د کراس سیکشنل ټوموګرافي، مایکرو رامان سپیکٹروسکوپي، د لوړ ریزولوشن ایکس رې انعطاف، او سنکرټرون سپین بیم ایکس رې توپوګرافي لخوا ارزول شوي.
شکل 1 د CVD-SiC سرچینه ښیې چې پدې څیړنه کې د SiC کرسټالونو PVT ودې لپاره کارول کیږي. لکه څنګه چې په معرفي کې تشریح شوي، د CVD-SiC اجزا د CVD پروسې لخوا د MTS څخه ترکیب شوي او د میخانیکي پروسس کولو له لارې د سیمیکمډکټر کارولو لپاره شکل شوي. N د سیمی کنډکټر پروسې غوښتنلیکونو لپاره چالکتیا ترلاسه کولو لپاره د CVD پروسې کې ډوب شوی و. د سیمی کنډکټر پروسو کې د کارولو وروسته، د CVD-SiC اجزا د کرسټال ودې لپاره د سرچینې چمتو کولو لپاره ټوټې شوي، لکه څنګه چې په 1 شکل کې ښودل شوي. د CVD-SiC سرچینه د پلیټونو په توګه چمتو شوې وه چې د منځنۍ ضخامت ∼0.5 ملي میتره او د منځنۍ ذرې اندازه وه. 49.75 ملي متره.
شکل 1: د CVD-SiC سرچینه د MTS-based CVD پروسې لخوا چمتو شوې.
د CVD-SiC سرچینې په کارولو سره چې په 1 شکل کې ښودل شوي، SiC کرسټالونه د PVT میتود لخوا د انډکشن تودوخې فرنس کې کرل شوي. د تودوخې په زون کې د تودوخې د ویش ارزولو لپاره، د تجارتي سمول کوډ VR-PVT 8.2 (STR، د سربیا جمهوریت) کارول شوی. د تودوخې زون سره ریکټور د 2D محوری ماډل په توګه ماډل شوی، لکه څنګه چې په 2 شکل کې ښودل شوی، د میش ماډل سره. ټول هغه مواد چې په سمولیشن کې کارول کیږي په 2 شکل کې ښودل شوي، او د دوی ملکیتونه په 1 جدول کې لیست شوي دي. د سمولو پایلو پراساس، SiC کرسټالونه د PVT میتود په کارولو سره د 2250-2350 درجو د تودوخې درجې کې د AR فضا کې کرل شوي. 35 تور د 4 ساعتونو لپاره. د 4° بند محور 4H-SiC ویفر د SiC تخم په توګه کارول شوی. وده شوي کرسټالونه د مایکرو رامان سپیکٹروسکوپي (Witec, UHTS 300, Germany) او لوړ ریزولوشن XRD (HRXRD, X'Pert-PROMED, PANalytical, هالنډ) لخوا ارزول شوي. په وده شوي SiC کرسټالونو کې د ناپاکۍ غلظت د متحرک ثانوي آیون ډله ایز سپیکرومیټري (SIMS, Cameca IMS-6f, France) په کارولو سره ارزول شوي. د وده شوي کرسټالونو د بې ځایه کیدو کثافت د پوهنګ رڼا سرچینې کې د سنکروټرون سپین بیم ایکس رې توپوګرافي په کارولو سره ارزول شوی.
شکل 2: د حرارتي زون ډیاګرام او د PVT ودې میش ماډل د انډکشن تودوخې فرنس کې.
څرنګه چې د HTCVD او PVT میتودونه د ودې په مخ کې د ګاز - جامد مرحلې انډول لاندې کرسټالونه وده کوي، د HTCVD میتود لخوا د SiC بریالي ګړندۍ وده پدې څیړنه کې د PVT میتود لخوا د SiC ګړندۍ ودې ننګونې هڅولې. د HTCVD میتود د ګاز سرچینه کاروي چې په اسانۍ سره د جریان کنټرول کیږي، پداسې حال کې چې د PVT میتود یو قوي سرچینه کاروي چې مستقیم جریان نه کنټرولوي. د PVT میتود کې د ودې مخ ته چمتو شوي جریان نرخ د تودوخې د توزیع کنټرول له لارې د جامد سرچینې د سموالي نرخ لخوا کنټرول کیدی شي ، مګر په عملي وده سیسټمونو کې د تودوخې توزیع دقیق کنټرول ترلاسه کول اسانه ندي.
په PVT ریکټور کې د سرچینې تودوخې په زیاتولو سره، د SiC د ودې کچه کیدای شي د سرچینې د ذخیرې د کچې په زیاتولو سره زیاته شي. د ثابت کرسټال ودې ترلاسه کولو لپاره، د ودې په مخ کې د تودوخې کنټرول خورا مهم دی. د پولی کریسټالونو رامینځته کولو پرته د ودې نرخ لوړولو لپاره ، د ودې په مخ کې د تودوخې لوړ درجې ترلاسه کولو ته اړتیا ده ، لکه څنګه چې د HTCVD میتود له لارې د SiC ودې لخوا ښودل شوي. د کیپ شاته عمودی تودوخه ناکافي لیږد باید د ودې په مخ کې د تودوخې وړانګو له لارې د ودې سطحې ته جمع شوي تودوخې تحلیل کړي چې د اضافي سطحو رامینځته کیدو لامل کیږي ، د بیلګې په توګه ، پولی کریسټالین وده.
د PVT میتود کې د ډله ایز لیږد او بیا جوړونې پروسې دواړه د HTCVD میتود سره ورته دي ، که څه هم دوی د SiC سرچینې کې توپیر لري. دا پدې مانا ده چې د SiC ګړندۍ وده هم د لاسته راوړلو وړ ده کله چې د SiC سرچینې د لوړولو کچه په کافي اندازه لوړه وي. په هرصورت، د PVT میتود له لارې د لوړ ودې شرایطو لاندې د لوړ کیفیت SiC واحد کرسټال ترلاسه کول ډیری ننګونې لري. سوداګریز پوډرونه معمولا د کوچنیو او لویو ذراتو مخلوط لري. د سطحي انرژی د توپیرونو له امله، کوچني ذرات نسبتا لوړ ناپاکۍ غلظت لري او د لویو ذراتو په وړاندې ذخیرې کوي، چې د کرسټال د ودې په لومړیو مرحلو کې د لوړ ناپاکۍ غلظت لامل کیږي. برسیره پردې، لکه څنګه چې جامد SiC د بخار ډولونو لکه C او Si، SiC2 او Si2C ته په لوړه تودوخه کې تحلیل کیږي، جامد C حتماً هغه وخت جوړیږي کله چې د SiC سرچینه د PVT میتود کې ذخیرې شي. که چیرې جوړ شوی جامد C کوچنی او کافي رڼا وي، د چټک ودې شرایطو لاندې، د C دوړو په نوم پیژندل شوي کوچني ذرات د قوي ډله ایز لیږد په واسطه د کرسټال سطح ته لیږدول کیدی شي، چې په پایله کې یې په کرسټال کې شاملیږي. له همدې امله، د فلزي ناپاکۍ او C دوړو کمولو لپاره، د SiC سرچینې ذرې اندازه باید په عمومي توګه د 200 μm څخه کم قطر ته کنټرول شي، او د ودې کچه باید له ∼ 0.4 mm/h څخه زیاته نه وي ترڅو ورو ورو ډله ایز لیږد وساتي او د تیریدو څخه ډډه وکړي. C دوړو. فلزي ناپاکۍ او د C دوړې د وده شوي SiC کرسټالونو تخریب لامل کیږي ، کوم چې د PVT میتود له لارې د SiC ګړندي ودې اصلي خنډونه دي.
په دې څیړنه کې، د CVD-SiC ټوټې شوي سرچینې پرته له کوچنیو ذراتو څخه کار اخیستل شوي، د قوي ډله ایز لیږد لاندې د تیر C دوړو له منځه وړل. په دې توګه، د تودوخې زون جوړښت د ملټي فزیک سمولیشن پر بنسټ د PVT میتود په کارولو سره ډیزاین شوی ترڅو ګړندي SiC وده ترلاسه کړي، او د تودوخې تودوخې ویش او د تودوخې درجه په 3a شکل کې ښودل شوي.
شکل 3: (a) د تودوخې توزیع او د تودوخې درجه د PVT ریکټور د ودې مخ ته نږدې د محدود عنصر تحلیل لخوا ترلاسه شوي، او (b) د محور متناسب کرښې په اوږدو کې د تودوخې عمودی ویش.
د 1 °C/mm څخه د کم تودوخې درجې لاندې د 0.3 څخه تر 0.8 mm/h په وده کې د SiC کرسټالونو د ودې لپاره د تودوخې زون ترتیباتو په پرتله، په دې څیړنه کې د تودوخې زون ترتیبات نسبتا لوی د تودوخې درجه لري ∼ 3.8 °C/mm د ودې تودوخه ∼2268 °C. په دې څیړنه کې د تودوخې تدریجي ارزښت د HTCVD میتود په کارولو سره د 2.4 mm/h په سرعت سره د SiC ګړندۍ ودې سره پرتله کیږي ، چیرې چې د تودوخې درجه ∼ 14 ° C/mm ته ټاکل شوې. د عمودی تودوخې ویش څخه چې په 3b شکل کې ښودل شوي، موږ تایید کړه چې د تودوخې هیڅ متقابل درجه چې کولی شي پولی کریسټالونه رامینځته کړي د ودې مخ ته نږدې شتون نلري، لکه څنګه چې په ادب کې تشریح شوي.
د PVT سیسټم په کارولو سره، SiC کرسټال د CVD-SiC سرچینې څخه د 4 ساعتونو لپاره کرل شوي، لکه څنګه چې په 2 او 3 شکل کې ښودل شوي. د کرل شوي SiC څخه د SiC کرسټال وده په 4a شکل کې ښودل شوي. د SiC کرسټال ضخامت او د ودې کچه چې په 4a شکل کې ښودل شوي په ترتیب سره 5.84 mm او 1.46 mm/h دي. په شکل 4a کې ښودل شوي د وده شوي SiC کرسټال کیفیت، پولی ډول، مورفولوژي، او پاکوالي باندې د SiC سرچینې اغیزې څیړل شوي، لکه څنګه چې په 4b-e شکل کې ښودل شوي. په 4b شکل کې د کراس سیکشنل توموګرافي عکس ښیي چې د کرسټال وده د فرعي غوره ودې شرایطو له امله محدب شکل درلود. په هرصورت، په 4c شکل کې د مایکرو رامان سپیکٹروسکوپي وده شوي کرسټال د 4H-SiC د واحد پړاو په توګه پرته له کوم پولی ډوله شاملولو څخه پیژندلي. د (0004) چوټي د FWHM ارزښت د ایکس رے راکینګ منحني تحلیل څخه ترلاسه شوی 18.9 آرکیسیکنډونه و ، چې د ښه کرسټال کیفیت هم تاییدوي.
شکل 4: (a) وده شوی SiC کرسټال (د ودې کچه 1.46 mm/h) او د هغې ارزونې پایلې د (b) کراس سیکشن ټوموګرافي، (c) مایکرو رامان سپیکٹروسکوپي، (d) د ایکس رې راکینګ وکر، او ( e) د ایکس رې توپوګرافي.
شکل 4e د سپینې بیم ایکس رې توپوګرافي ښیې چې د کرسټال په پالش شوي ویفر کې د سکریچونو او تارونو تخریب پیژندل کیږي. د کرسټال د تخریب کثافت د ∼3000 ea/cm² اندازه شوی، د تخم کرسټال د بې ځایه کیدو کثافت څخه لږ څه لوړ دی، کوم چې 2000 ea/cm² و. وده شوې کرسټال په نسبي توګه د کم تخریب کثافت درلودو تصدیق شوی ، د سوداګریزو ویفرونو کرسټال کیفیت سره پرتله کولو وړ. په زړه پورې، د SiC کرسټال چټکه وده د PVT میتود په کارولو سره د CVD-SiC سرچینې سره د تودوخې لوی درجې لاندې ترلاسه شوې. په وده شوي کرسټال کې د B، Al، او N غلظت په ترتیب سره 2.18 × 10¹⁶، 7.61 × 10¹⁵، او 1.98 × 10¹⁹ اتومونه/cm³ وو. په وده شوي کرسټال کې د P غلظت د کشف حد څخه ټیټ و (<1.0 × 10¹⁴ اتومونه/cm³). د ناپاکۍ غلظت د چارج کیریرونو لپاره په کافي اندازه ټیټ و، پرته له N، چې د CVD پروسې په جریان کې په قصدي ډول ډوپ شوی و.
که څه هم پدې څیړنه کې د کریسټال وده د سوداګریزو محصولاتو په پام کې نیولو سره کوچنۍ پیمانه وه، د PVT میتود له لارې د CVD-SiC سرچینې په کارولو سره د ښه کرسټال کیفیت سره د ګړندي SiC وده بریالۍ مظاهرې د پام وړ اغیزې لري. څرنګه چې د CVD-SiC سرچینې، د دوی د غوره ملکیتونو سره سره، د رد شوي موادو د ریسایکل کولو له لارې لګښت لري، موږ د SiC پاؤډ سرچینې ځای په ځای کولو لپاره د ژمنې SiC سرچینې په توګه د دوی پراخه کارونې تمه لرو. د SiC ګړندۍ ودې لپاره د CVD-SiC سرچینو پلي کولو لپاره ، د PVT سیسټم کې د تودوخې توزیع مطلوب کول اړین دي ، د راتلونکي څیړنې لپاره نورې پوښتنې راپورته کوي.
پایله
په دې څیړنه کې، د PVT میتود له لارې د لوړې تودوخې تدریجي شرایطو لاندې د کچل شوي CVD-SiC بلاکونو په کارولو سره د ګړندي SiC کرسټال وده بریالۍ مظاهره ترلاسه شوه. په زړه پورې خبره دا ده چې د SiC کرسټال ګړندۍ وده د PVT میتود سره د SiC سرچینې ځای په ځای کولو سره احساس شوې. دا میتود تمه کیږي چې د SiC واحد کرسټالونو لوی پیمانه تولید موثریت د پام وړ لوړ کړي ، په نهایت کې د SiC سبسټریټس واحد لګښت کم کړي او د لوړ فعالیت بریښنا وسیلو پراخه کارونې ته وده ورکړي.
د پوسټ وخت: جولای 19-2024