Hvorfor skiller 3C-SiC sig ud blandt mange SiC-polymorfer? - VeTek Semiconductor

Baggrunden forSiC

Siliciumcarbid (SiC)er et vigtigt high-end præcisionshalvledermateriale. På grund af sin gode højtemperaturbestandighed, korrosionsbestandighed, slidstyrke, højtemperaturmekaniske egenskaber, oxidationsmodstand og andre egenskaber har den brede anvendelsesmuligheder inden for højteknologiske områder som halvledere, atomenergi, nationalt forsvar og rumteknologi.

Indtil videre mere end 200SiC krystalstrukturerer blevet bekræftet, er hovedtyperne hexagonale (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) og kubisk 3C-SiC. Blandt dem bestemmer de ligeaksede strukturelle egenskaber af 3C-SiC, at denne type pulver har bedre naturlig sfæricitet og tætte stablingsegenskaber end α-SiC, så det har bedre ydeevne inden for præcisionsslibning, keramiske produkter og andre områder. På nuværende tidspunkt har forskellige årsager ført til, at den fremragende ydeevne af nye 3C-SiC-materialer ikke har opnået store industrielle applikationer.

Blandt mange SiC-polytyper er 3C-SiC den eneste kubiske polytype, også kendt som β-SiC. I denne krystalstruktur eksisterer Si- og C-atomer i gitteret i et en-til-en-forhold, og hvert atom er omgivet af fire heterogene atomer, der danner en tetraedrisk strukturel enhed med stærke kovalente bindinger. Det strukturelle træk ved 3C-SiC er, at Si-C diatomiske lag gentagne gange er arrangeret i rækkefølgen ABC-ABC-..., og hver enhedscelle indeholder tre sådanne diatomiske lag, som kaldes C3-repræsentation; krystalstrukturen af ​​3C-SiC er vist i figuren nedenfor:

I øjeblikket er silicium (Si) det mest almindeligt anvendte halvledermateriale til strømenheder. På grund af Si's ydeevne er siliciumbaserede strømenheder dog begrænsede. Sammenlignet med 4H-SiC og 6H-SiC har 3C-SiC den højeste teoretiske elektronmobilitet ved stuetemperatur (1000 cm·V^-1·S^-1), og har flere fordele i MOS-enhedsapplikationer. Samtidig har 3C-SiC også fremragende egenskaber såsom høj gennembrudsspænding, god varmeledningsevne, høj hårdhed, bred båndgab, høj temperaturbestandighed og strålingsmodstand. Derfor har det et stort potentiale inden for elektronik, optoelektronik, sensorer og applikationer under ekstreme forhold, hvilket fremmer udviklingen og innovationen af ​​relaterede teknologier og viser et bredt anvendelsespotentiale på mange områder:

For det første: Især i miljøer med høj spænding, høj frekvens og høje temperaturer gør den høje gennembrudsspænding og høje elektronmobilitet 3C-SiC det til et ideelt valg til fremstilling af strømenheder såsom MOSFET. 

For det andet: Anvendelsen af ​​3C-SiC i nanoelektronik og mikroelektromekaniske systemer (MEMS) drager fordel af dens kompatibilitet med siliciumteknologi, hvilket tillader fremstilling af nanoskalastrukturer såsom nanoelektronik og nanoelektromekaniske enheder. 

For det tredje: Som et halvledermateriale med bred båndgab er 3C-SiC velegnet til fremstilling af blå lysemitterende dioder (LED'er). Dens anvendelse inden for belysning, displayteknologi og lasere har tiltrukket sig opmærksomhed på grund af dens høje lyseffektivitet og nemme doping[9]. For det fjerde: Samtidig bruges 3C-SiC til at fremstille positionsfølsomme detektorer, især laserpunkt positionsfølsomme detektorer baseret på den laterale fotovoltaiske effekt, som viser høj følsomhed under nul bias forhold og er velegnede til præcis positionering.

Fremstillingsmetode for 3C SiC heteroepitaxy

De vigtigste vækstmetoder for 3C-SiC heteroepitaxial omfatter kemisk dampaflejring (CVD), sublimationsepitaksi (SE), væskefaseepitaksi (LPE), molekylær stråleepitaksi (MBE), magnetronforstøvning osv. CVD er den foretrukne metode til 3C- SiC-epitaksi på grund af dets kontrollerbarhed og tilpasningsevne (såsom temperatur, gasflow, kammertryk og reaktionstid, hvilket kan optimere kvaliteten af ​​det epitaksiale lag).

Kemisk dampaflejring (CVD): En sammensat gas indeholdende Si- og C-elementer ledes ind i reaktionskammeret, opvarmes og nedbrydes ved høj temperatur, og derefter udfældes Si-atomer og C-atomer på Si-substratet, eller 6H-SiC, 15R- SiC, 4H-SiC substrat. Temperaturen af ​​denne reaktion er normalt mellem 1300-1500 ℃. Almindelige Si-kilder er SiH4, TCS, MTS osv., og C-kilder er hovedsageligt C2H4, C3H8 osv., og H2 bruges som bæregas. 

Vækstprocessen omfatter hovedsageligt følgende trin: 

1. Gasfasereaktionskilden transporteres i hovedgasstrømmen mod deponeringszonen. 

2. Gasfasereaktionen finder sted i grænselaget for at generere tyndfilm-precursorer og biprodukter. 

3. Prækursorens udfældnings-, adsorptions- og revneproces. 

4. De adsorberede atomer migrerer og rekonstruerer på substratoverfladen. 

5. De adsorberede atomer nukleerer og vokser på substratoverfladen. 

6. Massetransporten af ​​røggassen efter reaktionen ind i hovedgasstrømningszonen og tages ud af reaktionskammeret. 

Gennem kontinuerlige teknologiske fremskridt og dybdegående mekanismeforskning forventes 3C-SiC heteroepitaxial teknologi at spille en vigtigere rolle i halvlederindustrien og fremme udviklingen af ​​højeffektive elektroniske enheder. For eksempel er den hurtige vækst af højkvalitets tykfilm 3C-SiC nøglen til at opfylde behovene for højspændingsenheder. Yderligere forskning er nødvendig for at overvinde balancen mellem væksthastighed og materialeensartethed; kombineret med anvendelsen af ​​3C-SiC i heterogene strukturer såsom SiC/GaN, udforske dets potentielle anvendelser i nye enheder såsom kraftelektronik, optoelektronisk integration og kvanteinformationsbehandling.

Vetek Semiconductor leverer 3CSiC belægningpå forskellige produkter, såsom højrent grafit og højrent siliciumcarbid. Med mere end 20 års F&U-erfaring udvælger vores virksomhed meget matchende materialer, som f.eksHvis modtageren af ​​Epi, SiC epitaksial modtager, GaN på Si epi-susceptor osv., som spiller en vigtig rolle i den epitaksiale lagproduktionsproces.

Hvis du har spørgsmål eller brug for yderligere detaljer, så tøv ikke med at kontakte os.

Mob/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

E-mail: anny@veteksemi.com