เหตุใด 3C-SiC จึงโดดเด่นในบรรดา SiC polymorphs หลายชนิด - เวเทค เซมิคอนดักเตอร์

พื้นหลังของซิซี

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความแม่นยำสูงที่สำคัญ เนื่องจากทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อการสึกหรอ สมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และคุณลักษณะอื่นๆ ได้ดี จึงมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น เซมิคอนดักเตอร์ พลังงานนิวเคลียร์ การป้องกันประเทศ และเทคโนโลยีอวกาศ

จนถึงขณะนี้มากกว่า 200โครงสร้างผลึก ซิซีได้รับการยืนยันแล้วประเภทหลักคือหกเหลี่ยม (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) และลูกบาศก์ 3C-SiC คุณลักษณะทางโครงสร้างที่เท่าเทียมกันของ 3C-SiC กำหนดว่าผงประเภทนี้มีลักษณะทรงกลมตามธรรมชาติและลักษณะการเรียงซ้อนหนาแน่นที่ดีกว่า α-SiC ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพที่ดีกว่าในการเจียรที่แม่นยำ ผลิตภัณฑ์เซรามิก และสาขาอื่นๆ ในปัจจุบัน สาเหตุหลายประการทำให้ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของวัสดุใหม่ 3C-SiC ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ล้มเหลว

ในบรรดาโพลีไทป์ SiC หลายชนิด 3C-SiC เป็นโพลีไทป์ลูกบาศก์เพียงชนิดเดียวหรือที่เรียกว่า β-SiC ในโครงสร้างผลึกนี้ อะตอม Si และ C มีอยู่ในโครงตาข่ายในอัตราส่วนหนึ่งต่อหนึ่ง และแต่ละอะตอมถูกล้อมรอบด้วยอะตอมที่ต่างกันสี่อะตอม ก่อตัวเป็นหน่วยโครงสร้างจัตุรมุขที่มีพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง คุณลักษณะเชิงโครงสร้างของ 3C-SiC คือชั้นไดอะตอมมิก Si-C ถูกจัดเรียงซ้ำๆ ตามลำดับ ABC-ABC-… และแต่ละหน่วยเซลล์ประกอบด้วยชั้นไดอะตอมมิกดังกล่าวสามชั้น ซึ่งเรียกว่าการแทนค่า C3 โครงสร้างผลึกของ 3C-SiC แสดงในรูปด้านล่าง:

ปัจจุบันซิลิคอน (Si) เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากประสิทธิภาพของ Si อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ซิลิคอนจึงมีจำกัด เมื่อเปรียบเทียบกับ 4H-SiC และ 6H-SiC แล้ว 3C-SiC มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนตามทฤษฎีที่อุณหภูมิห้องสูงที่สุด (1,000 cm·V^-1·ส^-1) และมีข้อได้เปรียบมากกว่าในแอปพลิเคชันอุปกรณ์ MOS ในเวลาเดียวกัน 3C-SiC ยังมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม เช่น แรงดันพังทลายสูง การนำความร้อนที่ดี ความแข็งสูง แถบความถี่กว้าง ทนต่ออุณหภูมิสูง และต้านทานรังสี ดังนั้นจึงมีศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในด้านอิเล็กทรอนิกส์ ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ เซ็นเซอร์ และการใช้งานภายใต้สภาวะที่รุนแรง ส่งเสริมการพัฒนาและนวัตกรรมของเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง และแสดงศักยภาพในการใช้งานในวงกว้างในหลายสาขา:

ประการแรก: โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมไฟฟ้าแรงสูง ความถี่สูง และอุณหภูมิสูง แรงดันพังทลายสูงและความคล่องตัวของอิเล็กตรอนสูงของ 3C-SiC ทำให้ผลิตภัณฑ์นี้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์กำลัง เช่น MOSFET 

ประการที่สอง: การใช้ 3C-SiC ในระบบนาโนอิเล็กทรอนิกส์และระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก (MEMS) ได้รับประโยชน์จากความเข้ากันได้กับเทคโนโลยีซิลิคอน ทำให้สามารถผลิตโครงสร้างระดับนาโน เช่น นาโนอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์นาโนไฟฟ้าเครื่องกลได้ 

ประการที่สาม: เนื่องจากเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีแถบความถี่กว้าง 3C-SiC จึงเหมาะสำหรับการผลิตไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงิน (LED) การประยุกต์ใช้ในด้านระบบไฟส่องสว่าง เทคโนโลยีการแสดงผล และเลเซอร์ดึงดูดความสนใจเนื่องจากมีประสิทธิภาพในการส่องสว่างสูงและมีการเติมสารได้ง่าย[9] ประการที่สี่: ในเวลาเดียวกัน 3C-SiC ใช้ในการผลิตเครื่องตรวจจับที่ไวต่อตำแหน่ง โดยเฉพาะเครื่องตรวจจับที่ไวต่อตำแหน่งด้วยเลเซอร์ซึ่งอิงตามเอฟเฟกต์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ด้านข้าง ซึ่งแสดงความไวสูงภายใต้สภาวะอคติเป็นศูนย์ และเหมาะสำหรับการวางตำแหน่งที่แม่นยำ

วิธีการเตรียม 3C SiC heteroepitaxy

วิธีการเจริญเติบโตหลักของเฮเทอโรอีพิแทกเซียล 3C-SiC ได้แก่ การสะสมไอสารเคมี (CVD), epitaxy การระเหิด (SE), epitaxy เฟสของเหลว (LPE), epitaxy ลำแสงโมเลกุล (MBE), การสปัตเตอร์แมกนีตรอน ฯลฯ CVD เป็นวิธีที่แนะนำสำหรับ 3C- SiC epitaxy เนื่องจากสามารถควบคุมและปรับเปลี่ยนได้ (เช่น อุณหภูมิ การไหลของก๊าซ ความดันในห้องเพาะเลี้ยง และเวลาปฏิกิริยา ซึ่งสามารถปรับคุณภาพของชั้น epitaxis ได้อย่างเหมาะสม)

การสะสมไอสารเคมี (CVD): ก๊าซผสมที่มีองค์ประกอบ Si และ C จะถูกส่งผ่านเข้าไปในห้องปฏิกิริยา จากนั้นให้ความร้อนและสลายตัวที่อุณหภูมิสูง จากนั้นอะตอมของ Si และอะตอมของ C จะถูกตกตะกอนลงบนสารตั้งต้น Si หรือ 6H-SiC, 15R- สารตั้งต้น SiC, 4H-SiC อุณหภูมิของปฏิกิริยานี้มักจะอยู่ระหว่าง 1300-1500℃ แหล่งที่มาของ Si ทั่วไป ได้แก่ SiH4, TCS, MTS ฯลฯ และแหล่งที่มาของ C ส่วนใหญ่เป็น C2H4, C3H8 เป็นต้น และ H2 จะถูกใช้เป็นก๊าซพาหะ 

กระบวนการเติบโตประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้เป็นหลัก: 

1. แหล่งกำเนิดปฏิกิริยาของเฟสก๊าซจะถูกขนส่งในการไหลของก๊าซหลักไปยังโซนการทับถม 

2. ปฏิกิริยาเฟสก๊าซเกิดขึ้นในชั้นขอบเขตเพื่อสร้างสารตั้งต้นและผลพลอยได้ของฟิล์มบาง 

3. กระบวนการตกตะกอน การดูดซับ และการแตกร้าวของสารตั้งต้น 

4. อะตอมที่ถูกดูดซับจะย้ายและสร้างใหม่บนพื้นผิวของสารตั้งต้น 

5. อะตอมที่ถูกดูดซับจะเกิดนิวเคลียสและเติบโตบนพื้นผิวของสารตั้งต้น 

6. การเคลื่อนย้ายมวลของก๊าซเสียหลังจากปฏิกิริยาเข้าสู่โซนการไหลของก๊าซหลักและถูกนำออกจากห้องปฏิกิริยา 

ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องและการวิจัยกลไกเชิงลึก เทคโนโลยี 3C-SiC เฮเทอโรเอปิแอกเซียล คาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ และส่งเสริมการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูง ตัวอย่างเช่น การเติบโตอย่างรวดเร็วของฟิล์มหนาคุณภาพสูง 3C-SiC เป็นกุญแจสำคัญในการตอบสนองความต้องการของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อเอาชนะความสมดุลระหว่างอัตราการเติบโตและความสม่ำเสมอของวัสดุ เมื่อรวมกับการประยุกต์ใช้ 3C-SiC ในโครงสร้างที่ต่างกัน เช่น SiC/GaN จะสำรวจการใช้งานที่เป็นไปได้ในอุปกรณ์ใหม่ๆ เช่น อิเล็กทรอนิกส์กำลัง การบูรณาการออปโตอิเล็กทรอนิกส์ และการประมวลผลข้อมูลควอนตัม

Vetek Semiconductor ให้ 3Cการเคลือบ ซิซีบนผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงและซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ด้วยประสบการณ์ด้านการวิจัยและพัฒนามากกว่า 20 ปี บริษัทของเราจึงเลือกวัสดุที่เข้ากัน เช่นหากผู้รับอีพี, ตัวรับ epitaxial ซิซี, GaN บน Si epi susceptor ฯลฯ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการผลิตชั้นเยื่อบุผิว

หากคุณมีข้อสงสัยหรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

ม็อบ/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

อีเมล์: anny@veteksemi.com