סיליקון קרביד (SiC), כחומר מוליך למחצה בעל פער פס רחב, ממלא תפקיד חשוב יותר ויותר ביישום המדע והטכנולוגיה המודרניים. לסיליקון קרביד יציבות תרמית מצוינת, סבילות גבוהה לשדה חשמלי, מוליכות מכוונת ותכונות פיזיקליות ואופטיות מצוינות אחרות, והוא נמצא בשימוש נרחב במכשירים אופטואלקטרוניים ובמכשירים סולאריים. עקב הביקוש הגובר למכשירים אלקטרוניים יעילים ויציבים יותר, שליטה בטכנולוגיית הצמיחה של סיליקון קרביד הפכה לנקודה חמה.
אז כמה אתם יודעים על תהליך גידול SiC?
היום נדון בשלוש טכניקות עיקריות לגידול גבישים בודדים של סיליקון קרביד: הובלת אדים פיזיקלית (PVT), אפיטקסיה של פאזה נוזלית (LPE), ושקיעת אדים כימית בטמפרטורה גבוהה (HT-CVD).
שיטת העברת אדים פיזיקלית (PVT)
שיטת העברת אדים פיזיקלית היא אחד מתהליכי הגידול הנפוצים ביותר של סיליקון קרביד. גידול סיליקון קרביד גבישי יחיד תלוי בעיקר בסובלימציה של אבקת סיליקון ובשקיעה מחדש על גביש הזרעים בתנאי טמפרטורה גבוהים. בכור היתוך גרפיט סגור, אבקת הסיליקון קרביד מחוממת לטמפרטורה גבוהה, באמצעות שליטה על גרדיאנט הטמפרטורה, קיטור הסיליקון קרביד מתעבה על פני גביש הזרעים, וגדל בהדרגה לגביש יחיד בגודל גדול.
הרוב המכריע של ה-SiC המונוקריסטלי שאנו מספקים כיום מיוצר בדרך צמיחה זו. זוהי גם הדרך המקובלת בתעשייה.
אפיטקסיה של פאזה נוזלית (LPE)
גבישי סיליקון קרביד מוכנים באמצעות אפיטקסיה בפאזה נוזלית באמצעות תהליך גידול גבישים בממשק מוצק-נוזל. בשיטה זו, אבקת הסיליקון קרביד מומסת בתמיסת סיליקון-פחמן בטמפרטורה גבוהה, ולאחר מכן הטמפרטורה יורדת כך שהסיליקון קרביד שוקע מהתמיסה וגדל על גבישי הזרעים. היתרון העיקרי של שיטת LPE הוא היכולת להשיג גבישים באיכות גבוהה בטמפרטורת גידול נמוכה יותר, העלות נמוכה יחסית, והיא מתאימה לייצור בקנה מידה גדול.
שקיעת אדים כימית בטמפרטורה גבוהה (HT-CVD)
על ידי החדרת גז המכיל סיליקון ופחמן לתא התגובה בטמפרטורה גבוהה, שכבת הגביש היחיד של סיליקון קרביד מופקדת ישירות על פני גביש הזרעים באמצעות תגובה כימית. היתרון של שיטה זו הוא שניתן לשלוט בקצב הזרימה ובתנאי התגובה של הגז במדויק, כך שמתקבל גביש סיליקון קרביד בעל טוהר גבוה ומעט פגמים. תהליך HT-CVD יכול לייצר גבישי סיליקון קרביד בעלי תכונות מצוינות, דבר בעל ערך רב במיוחד עבור יישומים בהם נדרשים חומרים באיכות גבוהה במיוחד.
תהליך הגידול של סיליקון קרביד הוא אבן הפינה של יישומו ופיתוחו. באמצעות חדשנות ואופטימיזציה טכנולוגית מתמשכות, שלוש שיטות הגידול הללו ממלאות את תפקידיהן כדי לענות על הצרכים של אירועים שונים, ומבטיחות את מעמדו החשוב של סיליקון קרביד. עם העמקת המחקר וההתקדמות הטכנולוגית, תהליך הגידול של חומרי סיליקון קרביד ימשיך להיות אופטימלי, וביצועי המכשירים האלקטרוניים ישתפרו עוד יותר.
(צנזורה)
זמן פרסום: 23 ביוני 2024