Hvorfor skiller 3C-SiC seg ut blant mange SiC-polymorfer? - VeTek Semiconductor

Bakgrunnen tilSiC

Silisiumkarbid (SiC)er et viktig high-end presisjons halvledermateriale. På grunn av sin gode høytemperaturmotstand, korrosjonsmotstand, slitestyrke, høytemperaturmekaniske egenskaper, oksidasjonsmotstand og andre egenskaper, har den brede bruksmuligheter innen høyteknologiske felt som halvledere, kjernekraft, nasjonalt forsvar og romteknologi.

Så langt mer enn 200SiC krystallstrukturerhar blitt bekreftet, er hovedtypene sekskantede (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) og kubisk 3C-SiC. Blant dem bestemmer de likeaksede strukturelle egenskapene til 3C-SiC at denne typen pulver har bedre naturlig sfærisitet og tette stablingsegenskaper enn α-SiC, så den har bedre ytelse innen presisjonssliping, keramiske produkter og andre felt. For tiden har ulike årsaker ført til at den utmerkede ytelsen til 3C-SiC nye materialer mislykkes for å oppnå storskala industrielle applikasjoner.

Blant mange SiC-polytyper er 3C-SiC den eneste kubiske polytypen, også kjent som β-SiC. I denne krystallstrukturen eksisterer Si- og C-atomer i gitteret i et en-til-en-forhold, og hvert atom er omgitt av fire heterogene atomer, og danner en tetraedrisk strukturell enhet med sterke kovalente bindinger. Det strukturelle trekk ved 3C-SiC er at Si-C diatomiske lag gjentatte ganger er arrangert i rekkefølgen ABC-ABC-..., og hver enhetscelle inneholder tre slike diatomiske lag, som kalles C3-representasjon; krystallstrukturen til 3C-SiC er vist i figuren nedenfor:

For tiden er silisium (Si) det mest brukte halvledermaterialet for kraftenheter. På grunn av ytelsen til Si er imidlertid silisiumbaserte kraftenheter begrenset. Sammenlignet med 4H-SiC og 6H-SiC, har 3C-SiC den høyeste teoretiske elektronmobiliteten i romtemperatur (1000 cm·V^-1·S^-1), og har flere fordeler i MOS-enhetsapplikasjoner. Samtidig har 3C-SiC også utmerkede egenskaper som høy nedbrytningsspenning, god varmeledningsevne, høy hardhet, bredt båndgap, høy temperaturmotstand og strålingsmotstand. Derfor har den et stort potensial innen elektronikk, optoelektronikk, sensorer og applikasjoner under ekstreme forhold, og fremmer utvikling og innovasjon av relaterte teknologier, og viser et bredt anvendelsespotensial på mange felt:

For det første: Spesielt i miljøer med høy spenning, høy frekvens og høye temperaturer, gjør den høye nedbrytningsspenningen og høye elektronmobiliteten til 3C-SiC det til et ideelt valg for produksjon av kraftenheter som MOSFET. 

For det andre: Anvendelsen av 3C-SiC i nanoelektronikk og mikroelektromekaniske systemer (MEMS) drar nytte av dens kompatibilitet med silisiumteknologi, som tillater produksjon av nanoskalastrukturer som nanoelektronikk og nanoelektromekaniske enheter. 

For det tredje: Som et halvledermateriale med bred båndgap er 3C-SiC egnet for produksjon av blå lysdioder (LED). Dens anvendelse innen belysning, skjermteknologi og lasere har vakt oppmerksomhet på grunn av sin høye lyseffektivitet og enkle doping[9]. For det fjerde: Samtidig brukes 3C-SiC til å produsere posisjonsfølsomme detektorer, spesielt laserpunktposisjonsfølsomme detektorer basert på den laterale fotovoltaiske effekten, som viser høy følsomhet under null forspenningsforhold og er egnet for presisjonsposisjonering.

Fremstillingsmetode for 3C SiC heteroepitaxy

De viktigste vekstmetodene for 3C-SiC heteroepitaksial inkluderer kjemisk dampavsetning (CVD), sublimasjonsepitaksi (SE), væskefaseepitaksi (LPE), molekylærstråleepitaksi (MBE), magnetronforstøvning, etc. CVD er den foretrukne metoden for 3C- SiC-epitaksi på grunn av dens kontrollerbarhet og tilpasningsevne (som temperatur, gassstrøm, kammertrykk og reaksjonstid, som kan optimere kvaliteten på det epitaksiale laget).

Kjemisk dampavsetning (CVD): En sammensatt gass som inneholder Si- og C-elementer føres inn i reaksjonskammeret, varmes opp og dekomponeres ved høy temperatur, og deretter blir Si-atomer og C-atomer utfelt på Si-substratet, eller 6H-SiC, 15R- SiC, 4H-SiC substrat. Temperaturen på denne reaksjonen er vanligvis mellom 1300-1500 ℃. Vanlige Si-kilder er SiH4, TCS, MTS, etc., og C-kilder er hovedsakelig C2H4, C3H8, etc., og H2 brukes som bæregass. 

Vekstprosessen inkluderer hovedsakelig følgende trinn: 

1. Gassfasereaksjonskilden transporteres i hovedgassstrømmen mot avsetningssonen. 

2. Gassfasereaksjonen skjer i grenselaget for å generere tynnfilm-forløpere og biprodukter. 

3. Utfellings-, adsorpsjons- og krakkingsprosessen til forløperen. 

4. De adsorberte atomene migrerer og rekonstruerer på substratoverflaten. 

5. De adsorberte atomene kjernener seg og vokser på substratoverflaten. 

6. Massetransporten av avgassen etter reaksjonen inn i hovedgassstrømsonen og tas ut av reaksjonskammeret. 

Gjennom kontinuerlig teknologisk fremgang og dyptgående mekanismeforskning forventes 3C-SiC heteroepitaksial teknologi å spille en viktigere rolle i halvlederindustrien og fremme utviklingen av høyeffektive elektroniske enheter. For eksempel er den raske veksten av høykvalitets tykk film 3C-SiC nøkkelen til å møte behovene til høyspenningsenheter. Ytterligere forskning er nødvendig for å overvinne balansen mellom vekstrate og materialensartethet; kombinert med bruken av 3C-SiC i heterogene strukturer som SiC/GaN, utforske dens potensielle anvendelser i nye enheter som kraftelektronikk, optoelektronisk integrasjon og kvanteinformasjonsbehandling.

Vetek Semiconductor gir 3CSiC beleggpå forskjellige produkter, for eksempel høyrent grafitt og høyrent silisiumkarbid. Med mer enn 20 års FoU-erfaring, velger vårt firma svært matchende materialer, som f.eksHvis mottakeren av Epi, SiC epitaksial mottaker, GaN på Si epi-susceptor, etc., som spiller en viktig rolle i den epitaksiale lagproduksjonsprosessen.

Hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.

Mob/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

E-post: anny@veteksemi.com