Почему 3C-SiC выделяется среди многих полиморфов SiC? - ВеТек Полупроводник

ПредысторияКарбид кремния

Карбид кремния (SiC)является важным высококачественным прецизионным полупроводниковым материалом. Благодаря своей хорошей термостойкости, коррозионной стойкости, износостойкости, механическим свойствам при высоких температурах, стойкости к окислению и другим характеристикам, он имеет широкие перспективы применения в таких высокотехнологичных областях, как полупроводники, ядерная энергетика, национальная оборона и космические технологии.

На данный момент более 200Кристаллические структуры Карбид кремнияподтверждены, основными типами являются гексагональный (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) и кубический 3C-SiC. Среди них равноосные структурные характеристики 3C-SiC определяют, что этот тип порошка имеет лучшую естественную сферичность и характеристики плотной укладки, чем α-SiC, поэтому он имеет лучшие характеристики в прецизионном шлифовании, керамических изделиях и других областях. В настоящее время различные причины привели к тому, что отличные характеристики новых материалов 3C-SiC не позволили достичь крупномасштабного промышленного применения.

Среди многих политипов SiC 3C-SiC является единственным кубическим политипом, также известным как β-SiC. В этой кристаллической структуре атомы Si и C существуют в решетке в соотношении один к одному, и каждый атом окружен четырьмя гетерогенными атомами, образующими тетраэдрическую структурную единицу с прочными ковалентными связями. Структурная особенность 3C-SiC состоит в том, что двухатомные слои Si-C неоднократно располагаются в порядке ABC-ABC-…, и каждая элементарная ячейка содержит три таких двухатомных слоя, что называется представлением C3; кристаллическая структура 3C-SiC показана на рисунке ниже:

В настоящее время кремний (Si) является наиболее часто используемым полупроводниковым материалом для силовых устройств. Однако из-за производительности Si возможности силовых устройств на основе кремния ограничены. По сравнению с 4H-SiC и 6H-SiC, 3C-SiC имеет самую высокую теоретическую подвижность электронов при комнатной температуре (1000 см·В).^-1·С^-1), и имеет больше преимуществ в приложениях MOS-устройств. В то же время 3C-SiC также обладает превосходными свойствами, такими как высокое напряжение пробоя, хорошая теплопроводность, высокая твердость, широкая запрещенная зона, устойчивость к высоким температурам и радиационная стойкость. Таким образом, он имеет большой потенциал в электронике, оптоэлектронике, датчиках и приложениях в экстремальных условиях, способствуя развитию и инновациям соответствующих технологий и демонстрируя широкий потенциал применения во многих областях:

Во-первых: высокое напряжение пробоя и высокая подвижность электронов 3C-SiC делают его идеальным выбором для производства силовых устройств, таких как MOSFET, особенно в условиях высокого напряжения, высокой частоты и высоких температур. 

Во-вторых: применение 3C-SiC в наноэлектронике и микроэлектромеханических системах (МЭМС) выгодно благодаря его совместимости с кремниевыми технологиями, что позволяет создавать наноразмерные структуры, такие как наноэлектроника и наноэлектромеханические устройства. 

В-третьих: как широкозонный полупроводниковый материал 3C-SiC подходит для изготовления синих светодиодов (СИД). Его применение в освещении, технологиях отображения и лазерах привлекло внимание благодаря высокой светоотдаче и легкому легированию [9]. В-четвертых: в то же время 3C-SiC используется для изготовления позиционно-чувствительных детекторов, особенно лазерных точечных позиционно-чувствительных детекторов на основе бокового фотоэлектрического эффекта, которые показывают высокую чувствительность в условиях нулевого смещения и подходят для точного позиционирования.

Способ приготовления гетероэпитаксии 3C Карбид кремния

Основные методы выращивания гетероэпитаксиала 3C-SiC включают химическое осаждение из паровой фазы (CVD), сублимационную эпитаксию (SE), жидкофазную эпитаксию (LPE), молекулярно-лучевую эпитаксию (MBE), магнетронное распыление и т. д. CVD является предпочтительным методом для 3C-SiC. Эпитаксия SiC благодаря ее управляемости и адаптируемости (например, к температуре, потоку газа, давлению в камере и времени реакции, что позволяет оптимизировать качество эпитаксиального слоя).

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD): сложный газ, содержащий элементы Si и C, подается в реакционную камеру, нагревается и разлагается при высокой температуре, а затем атомы Si и атомы C осаждаются на подложку Si, или 6H-SiC, 15R-. SiC, подложка 4H-SiC. Температура этой реакции обычно составляет 1300-1500 ℃. Обычными источниками Si являются SiH4, TCS, MTS и т. д., а источниками C являются в основном C2H4, C3H8 и т. д., а в качестве газа-носителя используется H2. 

Процесс роста в основном включает в себя следующие этапы: 

1. Источник газофазной реакции транспортируется в основном потоке газа в сторону зоны осаждения. 

2. Газофазная реакция происходит в пограничном слое с образованием тонких пленочных предшественников и побочных продуктов. 

3. Процесс осаждения, адсорбции и крекинга предшественника. 

4. Адсорбированные атомы мигрируют и реконструируются на поверхности подложки. 

5. Адсорбированные атомы зарождаются и растут на поверхности подложки. 

6. Массовый транспорт отходящего газа после реакции в зону основного газового потока и вывозится из реакционной камеры. 

Ожидается, что благодаря постоянному технологическому прогрессу и углубленным исследованиям механизмов гетероэпитаксиальная технология 3C-SiC будет играть более важную роль в полупроводниковой промышленности и способствовать разработке высокоэффективных электронных устройств. Например, быстрый рост производства высококачественных толстопленочных 3C-SiC является ключом к удовлетворению потребностей в высоковольтных устройствах. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы преодолеть баланс между скоростью роста и однородностью материала; в сочетании с применением 3C-SiC в гетерогенных структурах, таких как SiC/GaN, изучить его потенциальное применение в новых устройствах, таких как силовая электроника, оптоэлектронная интеграция и квантовая обработка информации.

Vetek Semiconductor предоставляет 3CКарбид кремния-покрытиена различных продуктах, таких как графит высокой чистоты и карбид кремния высокой чистоты. Имея более чем 20-летний опыт исследований и разработок, наша компания выбирает наиболее подходящие материалы, такие какЕсли получатель Epi, Эпитаксиальный приемник Карбид кремния, эписуцептор GaN на Si и т. д., которые играют важную роль в процессе создания эпитаксиального слоя.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Моб/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

Электронная почта: anny@veteksemi.com