Fa'aola vave ole SiC Nofofua Crystal Fa'aaogainaCVD-SiC TelePunavai e ala i le Sublimation Method
I le fa'aaogaina o mea toe fa'aaogainapoloka CVD-SiCe pei o le puna o le SiC, o tioata SiC na faʻatupuina ma le manuia i le fua o le 1.46 mm / h e ala i le auala PVT. Ole fa'ameamea ole tioata ua tupu a'e ma le tele o le va'aiga ua fa'ailoa mai ai e ui i le maualuga o le tuputupu a'e, ae o le tioata e sili ona lelei.
Silicon carbide (SiC)o se semiconductor lautele-bandgap ma meatotino sili ona lelei mo talosaga i le voli maualuga, malosi maualuga, ma le tele o taimi. O lona manaʻoga ua faʻatupulaia vave i tausaga talu ai nei, aemaise lava i le eletise semiconductor fanua. Mo talosaga semiconductor mana, SiC tioata tasi e tupu aʻe e ala i sublimating puna maualuga-mama SiC i le 2100-2500 ° C, toe rerystallizing i luga o se tioata fatu e faaaoga ai le felauaiga ausa faaletino (PVT) auala, sosoo ai ma le faagasologa e maua ai se tasi tioata substrates i wafers. . masani,tioata SiCo loʻo faʻatupuina le faʻaogaina o le auala PVT i le tuputupu aʻe o le 0.3 i le 0.8 mm / h e pulea ai le tioata, lea e faʻagesegese pe a faʻatusatusa i isi mea tioata tasi e faʻaaogaina i le semiconductor talosaga. Pe a tupu aʻe tioata SiC i fua faʻatupulaia maualuga e faʻaaoga ai le auala PVT, faʻaleagaina lelei e aofia ai le faʻaogaina o carbon, faʻaitiitia le mama, tuputupu aʻe polycrystalline, faʻatulagaina o le saito, ma le faʻaleagaina ma le faʻaleagaina o le porosity e leʻi faʻasalaina. O le mea lea, o le tuputupu aʻe vave o le SiC e leʻi atinaʻeina, ma o le faʻagesegese o le tuputupu aʻe o le SiC ua avea ma faʻalavelave tele i le gaosiga o meaʻai SiC.
I le isi itu, o lipoti lata mai i luga o le televave o le tuputupu aʻe o le SiC o loʻo faʻaogaina ai le maualuga o le vevela o vailaʻau vaʻa (HTCVD) nai lo le auala PVT. O le auala HTCVD e faʻaaogaina ai se ausa o loʻo i ai Si ma C e fai ma puna SiC i totonu o le reactor. O le HTCVD e leʻi faʻaaogaina mo le gaosiga tele o le SiC ma e manaʻomia nisi suʻesuʻega ma atinaʻe mo fefaʻatauaʻiga. O le mea e malie ai, e tusa lava pe maualuga le tuputupu aʻe o le ~ 3 mm / h, e mafai ona tupu aʻe tioata taʻitasi SiC ma le lelei tioata e faʻaaoga ai le auala HTCVD. I le taimi nei, o vaega o le SiC na faʻaaogaina i faiga semiconductor i lalo o siosiomaga faigata e manaʻomia ai le faʻatonutonuina o le mama maualuga. Mo talosaga semiconductor faagasologa, ~99.9999% (∼6N) mama vaega SiC e masani ona saunia e le CVD faagasologa mai methyltrichlorosilane (CH3Cl3Si, MTS). Ae ui i lea, e ui lava i le maualuga o le mama o vaega CVD-SiC, ua lafoaia pe a uma ona faʻaaogaina. Talu ai nei, o vaega CVD-SiC lafoaʻi ua manatu o ni puna SiC mo le tuputupu aʻe tioata, e ui lava o nisi faiga toe faʻaleleia e aofia ai le tuʻimomomoina ma le faʻamamaina e manaʻomia pea e faʻafetaui ai manaʻoga maualuga o se punavai tuputupu ae tioata. I lenei suʻesuʻega, na matou faʻaogaina poloka CVD-SiC ua lafoai e toe faʻaaogaina mea e fai ma puna mo le faʻatupulaia o tioata SiC. O poloka CVD-SiC mo le tuputupu aʻe tioata tasi na saunia e pei o poloka nutimomoia e pulea tele, e matua ese lava le foliga ma le lapopoa pe a faʻatusatusa i le paʻu SiC faʻapisinisi e masani ona faʻaaogaina i le faagasologa o le PVT, o le mea lea na faʻamoemoeina ai le amio a le SiC tasi tioata tuputupu aʻe e matua taua tele. eseese. Aʻo leʻi faʻataʻitaʻiina le SiC faʻataʻitaʻiga o le tuputupu aʻe tioata, faʻataʻitaʻiga komepiuta na faia e ausia ai le maualuga o le tuputupu aʻe, ma o le sone vevela na faʻatulagaina e tusa ai mo le tuputupu aʻe tioata tasi. Ina ua uma le tuputupu ae tioata, o tioata tuputupu aʻe sa iloiloina e le cross-sectional tomography, micro-Raman spectroscopy, faʻasalalauga X-ray maualuga, ma synchrotron paepae paʻepaʻe X-ray topography.
Ata 1 o loʻo faʻaalia ai le puna CVD-SiC faʻaaogaina mo le tuputupu aʻe o le PVT o tioata SiC i lenei suʻesuʻega. E pei ona faʻamatalaina i le folasaga, o vaega o le CVD-SiC na faʻapipiʻiina mai le MTS e le CVD process ma faʻapipiʻiina mo le faʻaogaina o le semiconductor e ala i le faʻaogaina o masini. N na fa'apipi'iina i le fa'agasologa o le CVD ina ia maua ai le fa'atonuga mo le fa'aogaina o le fa'agasologa o semiconductor. Ina ua maeʻa ona faʻaogaina i faiga semiconductor, o le CVD-SiC na tuʻimomomoina e saunia ai le puna mo le tuputupu aʻe tioata, e pei ona faʻaalia i le Ata 1. O le puna CVD-SiC na saunia e pei o papatusi ma le mafiafia masani o le ~ 0.5 mm ma le fua faʻatatau o le tele 49.75 mm.
Ata 1: CVD-SiC puna'oa saunia e le MTS fa'avae CVD process.
I le faʻaaogaina o le puna CVD-SiC o loʻo faʻaalia i le Ata 1, o tioata SiC na faʻatupuina e le auala PVT i totonu o se ogaumu faʻavevelaina. Ina ia iloilo le tufatufaina o le vevela i totonu o le sone vevela, faʻaaogaina le code simulation code VR-PVT 8.2 (STR, Republic of Serbia). O le reactor ma le sone vevela na faʻataʻitaʻiina o se faʻataʻitaʻiga axisymmetric 2D, e pei ona faʻaalia i le Ata 2, ma lona faʻataʻitaʻiga mata. O mea uma o loʻo faʻaaogaina i le faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻaalia i le Ata 2, ma o latou meatotino o loʻo lisiina i le Laulau 1. Faʻavae i luga o faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga, na faʻatupuina tioata SiC e faʻaaoga ai le auala PVT i le vevela o le 2250-2350 ° C i se Ar ea i le 35 Torr mo le 4 itula. O le 4° off-axis 4H-SiC wafer na fa'aaogaina e fai ma fatu SiC. O tioata tuputupu aʻe na iloiloina e micro-Raman spectroscopy (Witec, UHTS 300, Siamani) ma le maualuga maualuga XRD (HRXRD, X'Pert-PROMED, PANalytical, Netherlands). O le faʻaogaina o le le mama i tioata SiC tuputupu aʻe na suʻesuʻeina e faʻaogaina ai le faʻaogaina o le faʻaogaina o le lua (SIMS, Cameca IMS-6f, Farani). O le tele o le vaeluaga o tioata tuputupu aʻe na iloiloina e faʻaaoga ai le synchrotron paʻepaʻe X-ray topography i le Pohang Light Source.
Ata 2: Fa'ata o le sone vevela ma fa'ata'ita'iga mata o le PVT tuputupu a'e i totonu o se ogaumu fa'avevela.
Talu ai ona o le HTCVD ma le PVT auala e tupu ai tioata i lalo ole kesi-solid phase equilibrium i luma o le tuputupu aʻe, o le alualu i luma vave o le SiC e ala i le HTCVD auala na mafua ai le luʻitau o le tuputupu aʻe vave o le SiC e ala i le PVT metotia i lenei suʻesuʻega. O le auala HTCVD e faʻaaogaina ai se puna kesi e faigofie ona tafe-pulea, ae o le auala PVT e faʻaaogaina ai se puna mautu e le pulea saʻo le tafe. Ole fua o le tafe e tuʻuina atu i luma o le tuputupu aʻe i le auala PVT e mafai ona faʻatonutonuina e le sublimation fua o le puna mautu e ala i le puleaina o le vevela, ae o le pulea saʻo o le tufatufaina o le vevela i faiga tuputupu aʻe aoga e le faigofie ona ausia.
E ala i le faateleina o le vevela puna i le PVT reactor, e mafai ona faateleina le fua faatatau o le tuputupu ae o le SiC e ala i le faateleina o le fua faatatau sublimation o le puna. Ina ia ausia le tuputupu ae mautu tioata, e taua tele le pulea o le vevela i luma o le tuputupu ae. Ina ia faʻateleina le fua o le tuputupu ae e aunoa ma le faia o polycrystals, e manaʻomia ona ausia se faʻasolosolo maualuga i luma o le tuputupu aʻe, e pei ona faʻaalia e le SiC tuputupu aʻe e ala i le auala HTCVD. O le le lava o le faʻaogaina o le vevela i le pito i tua o le pulou e tatau ona faʻaumatia ai le vevela faʻaputuina i luma o le tuputupu aʻe e ala i le vevela vevela i luga o le tuputupu aʻe, e oʻo atu ai i le faʻavaeina o le tele o luga, e pei o le tuputupu aʻe o le polycrystalline.
O le tele o felauaiga ma le toe faʻaleleia o faʻagasologa i le auala PVT e talitutusa lava ma le auala HTCVD, e ui lava e eseese i le puna SiC. O lona uiga o le tuputupu aʻe vave o le SiC e mafai foʻi ona ausia pe a lava le maualuga o le sublimation rate o le puna SiC. Ae ui i lea, o le ausiaina o tioata tulaga maualuga SiC i lalo o tulaga maualuga o le tuputupu aʻe e ala i le auala PVT e tele luitau. O pa'u fa'apisinisi e masani ona iai le fa'afefiloi o mea laiti ma mea tetele. Ona o le eseesega o le malosi i luga o le fogaeleele, o mea laiti laiti o loʻo i ai le maualuga o le faʻaogaina o le eleelea ma faʻapipiʻi i luma o vaega tetele, e oʻo atu ai i le maualuga o le faʻaleagaina i le amataga o le tuputupu aʻe o le tioata. E le gata i lea, a o le SiC malosi e pala i ituaiga ausa e pei o le C ma le Si, SiC2 ma le Si2C i le maualuga o le vevela, o le C mautu e le maalofia pe a faʻapipiʻi le puna SiC i le auala PVT. Afai e laʻititi ma lava le malamalama o le C solid, i lalo o tulaga faʻavavevave o le tuputupu aʻe, o vaega laiti C, e taʻua o le "C pefu," e mafai ona feaveaʻi i luga o le tioata e ala i le fesiitaiga malosi, e mafua ai le faʻaogaina i totonu o le tioata tupu. O le mea lea, ina ia faʻaitiitia le faʻaleagaina o le uʻamea ma le pefu C, e tatau ona pulea le tele o le puna SiC i le lautele o le itiiti ifo i le 200 μm, ma o le fua faatatau o le tuputupu aʻe e le tatau ona sili atu i le ~ 0.4 mm / h e faʻatumauina lemu tele fesiitaiga ma le aofia ai opeopea. C pefu. O mea eleelea uʻamea ma le C pefu e taʻitaʻia ai le faʻaleagaina o tioata SiC tuputupu aʻe, o faʻalavelave autu ia i le televave o le tuputupu aʻe o le SiC e ala i le auala PVT.
I lenei suʻesuʻega, na faʻaaogaina ai punaoa CVD-SiC e aunoa ma ni mea laiti laiti, faʻaumatia le pefu C opeopea i lalo o le fesiitaiga malosi. O le mea lea, o le fausaga o le sone vevela na mamanuina e faʻaaoga ai le multiphysics simulation-based PVT method e ausia ai le televave o le tuputupu aʻe o le SiC, ma o le faʻavasegaina o le vevela ma le vevela o loʻo faʻaalia i le Ata 3a.
Ata 3: (a) Tufatufaina o le vevela ma le fa'alili o le vevela i tafatafa o le tuputupu a'e i luma o le PVT reactor maua mai i le su'esu'eina o elemene i'u, ma (b) tufatufaina o le vevela i luga o le laina axisymmetric.
Pe a faatusatusa i tulaga masani o le sone vevela mo le tuputupu aʻe o tioata SiC i se fua faatatau o le tuputupu aʻe o le 0.3 i le 0.8 mm / h i lalo o le laʻititi laʻititi o le vevela o lalo ifo o le 1 °C / mm, o le faʻaogaina o le sone vevela i lenei suʻesuʻega o loʻo i ai se gradient vevela tele o ~ 3.8 °C/mm i le maualuga o le vevela o le ~2268°C. O le tau o le gradient o le vevela i lenei suʻesuʻega e faʻatusatusa i le televave o le tuputupu aʻe o le SiC i le fua o le 2.4 mm / h e faʻaaoga ai le HTCVD metotia, lea e faʻapipiʻi ai le gradient o le vevela i le ~ 14 °C / mm. Mai le tufatufaina atu o le vevela o loʻo faʻaalia i le Ata 3b, na matou faʻamaonia e leai se faʻafefe o le vevela e mafai ona fausia ai polycrystals o loʻo i ai i tafatafa o le tuputupu aʻe i luma, e pei ona faʻamatalaina i tusitusiga.
I le faʻaaogaina o le PVT system, na tupu aʻe ai tioata SiC mai le puna CVD-SiC mo itula 4, e pei ona faʻaalia i Ata 2 ma 3. O se sui o le SiC tioata tuputupu aʻe mai le tuputupu ae SiC o loʻo faʻaalia i le Ata 4a. O le mafiafia ma le tuputupu aʻe o le tioata SiC o loʻo faʻaalia i le Ata 4a o le 5.84 mm ma le 1.46 mm / h, i le faasologa. O le aʻafiaga o le puna o le SiC i luga o le lelei, polytype, morphology, ma le mama o le tioata SiC tuputupu aʻe o loʻo faʻaalia i le Ata 4a na suʻesuʻeina, e pei ona faʻaalia i Ata 4b-e. O le faʻasologa o faʻasologa o ata o loʻo i le Ata 4b o loʻo faʻaalia ai o le tuputupu aʻe tioata na faʻapipiʻiina ona o tulaga o le tuputupu aʻe. Ae ui i lea, o le micro-Raman spectroscopy i le Ata 4c na iloa ai le tioata tupu aʻe o se vaega e tasi o le 4H-SiC e aunoa ma se faʻapipiʻi polytype. O le tau o le FWHM o le (0004) pito i luga na maua mai le suʻesuʻega o le curve o le X-ray o le 18.9 arcseconds, faʻamaonia ai foi le lelei o le tioata.
Ata 4: (a) SiC tioata tuputupu a'e (fuafua o le tuputupu a'e o le 1.46 mm/h) ma ona fa'ai'uga fa'atatau ile (b) su'esu'ega fa'alava, (c) fa'ata'ita'iga o le micro-Raman, (d) fa'a'ologa o le X-ray, ma ( u) fa'afanua fa'afanua X-ray.
O le Ata 4e o lo'o fa'aalia ai le fa'afanua pa'epa'e X-ray o lo'o fa'ailoa mai ai maosiosia ma filo fa'a'ese'ese i totonu o le ma'i mafolafola o le tioata tupu. O le tele o le va'aiga o le tioata ua tupu na fuaina e tusa ma le ~3000 ea/cm², e teisi maualuga atu nai lo le mamafa o le va'aiga o le tioata fatu, lea e ∼2000 ea/cm². O le tioata ua tupu na fa'amaonia e maualalo le mamafa o le fa'aogaina, fa'atusatusa i le tulaga tioata o fa'atau fa'atau pisinisi. O le mea e malie ai, o le televave o le tuputupu aʻe o tioata SiC na ausia i le faʻaaogaina o le PVT metotia faʻatasi ai ma se puna CVD-SiC nutimomoia i lalo o se gradient vevela tele. O le faʻatonuga o B, Al, ma N i le tioata tupu aʻe o 2.18 × 10¹⁶, 7.61 × 10¹⁵, ma le 1.98 × 10¹⁹ atoms / cm³, faasologa. O le faʻaogaina o le P i le tioata tupu aʻe na i lalo ifo o le faʻatapulaʻaina (<1.0 × 10¹⁴ atoms / cm³). O le faʻaogaina o le le mama na lava le maualalo mo ave faʻasalaga, sei vagana ai le N, lea na faʻaaogaina ma le loto i ai i le faagasologa o le CVD.
E ui lava o le tuputupu aʻe tioata i lenei suʻesuʻega e laʻititi e mafaufau i oloa faʻapisinisi, o le faʻaalia manuia o le tuputupu aʻe vave o le SiC ma le lelei tioata e faʻaaoga ai le puna CVD-SiC e ala i le auala PVT e iai sona aʻafiaga taua. Talu ai o punaoa CVD-SiC, e ui lava i a latou meatotino sili ona lelei, e taugata-tauva e ala i le toe faʻaaogaina o mea ua lafoai, matou te faʻamoemoeina lo latou faʻaaogaina lautele e avea o se puna faʻamoemoeina SiC e sui ai punaoa paʻu SiC. Ina ia faʻaaogaina punaoa CVD-SiC mo le faʻavaveina o le tuputupu aʻe o le SiC, e manaʻomia le faʻamalieina o le tufatufaina o le vevela i le PVT system, ma tuʻuina atu nisi fesili mo suʻesuʻega i le lumanaʻi.
Fa'ai'uga
I lenei suʻesuʻega, o le faʻataʻitaʻiga manuia o le tuputupu aʻe vave o le tioata SiC e faʻaaoga ai poloka CVD-SiC nutimomoia i lalo o tulaga maualuga o le vevela e ala i le auala PVT na ausia. O le mea e malie ai, o le televave o le tuputupu aʻe o tioata SiC na iloa e ala i le suia o le puna o le SiC i le auala PVT. O lenei metotia e faʻamoemoe e faʻateleina le faʻateleina o le gaosiga o le gaosiga o tioata taʻitasi SiC, ma faʻaitiitia ai le tau o le iunite o substrates SiC ma faʻalauteleina le faʻaogaina lautele o masini eletise maualuga.
Taimi meli: Iul-19-2024