يلعب كربيد السيليكون (SiC)، كنوع من مواد أشباه الموصلات واسعة النطاق، دورًا متزايد الأهمية في تطبيق العلوم والتكنولوجيا الحديثة. يتمتع كربيد السيليكون بثبات حراري ممتاز، وتحمل عالي للمجال الكهربائي، وموصلية متعمدة وغيرها من الخصائص الفيزيائية والبصرية الممتازة، ويستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية البصرية والأجهزة الشمسية. نظرًا للطلب المتزايد على الأجهزة الإلكترونية الأكثر كفاءة واستقرارًا، أصبح إتقان تكنولوجيا نمو كربيد السيليكون نقطة ساخنة.
إذن ما مدى معرفتك بعملية نمو SiC؟
سنناقش اليوم ثلاث تقنيات رئيسية لنمو بلورات كربيد السيليكون المفردة: نقل البخار الفيزيائي (PVT)، تنضيد الطور السائل (LPE)، وترسيب البخار الكيميائي ذو درجة الحرارة العالية (HT-CVD).
طريقة نقل البخار الفيزيائي (PVT)
تعد طريقة نقل البخار الفيزيائي إحدى عمليات نمو كربيد السيليكون الأكثر استخدامًا. يعتمد نمو كربيد السيليكون أحادي البلورة بشكل أساسي على تسامي مسحوق سيك وإعادة وضعه على بلورة البذور في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة. في بوتقة الجرافيت المغلقة، يتم تسخين مسحوق كربيد السيليكون إلى درجة حرارة عالية، من خلال التحكم في التدرج في درجة الحرارة، ويتكثف بخار كربيد السيليكون على سطح بلورة البذور، وينمو تدريجيًا بلورة مفردة كبيرة الحجم.
الغالبية العظمى من SiC أحادي البلورية الذي نقدمه حاليًا يتم تصنيعه بهذه الطريقة للنمو. إنها أيضًا الطريقة السائدة في الصناعة.
تنضيد الطور السائل (LPE)
يتم تحضير بلورات كربيد السيليكون بواسطة تنضيد الطور السائل من خلال عملية نمو البلورات في الواجهة الصلبة والسائلة. في هذه الطريقة، يتم إذابة مسحوق كربيد السيليكون في محلول كربون السيليكون عند درجة حرارة عالية، ثم يتم خفض درجة الحرارة بحيث يترسب كربيد السيليكون من المحلول وينمو على بلورات البذور. الميزة الرئيسية لطريقة LPE هي القدرة على الحصول على بلورات عالية الجودة عند درجة حرارة نمو أقل، والتكلفة منخفضة نسبيًا، وهي مناسبة للإنتاج على نطاق واسع.
ترسيب البخار الكيميائي بدرجة حرارة عالية (HT-CVD)
عن طريق إدخال الغاز المحتوي على السيليكون والكربون إلى غرفة التفاعل عند درجة حرارة عالية، يتم ترسيب الطبقة البلورية المفردة من كربيد السيليكون مباشرة على سطح بلورة البذور من خلال التفاعل الكيميائي. وتتمثل ميزة هذه الطريقة في أنه يمكن التحكم بدقة في معدل التدفق وظروف تفاعل الغاز، وذلك للحصول على بلورة كربيد السيليكون ذات درجة نقاء عالية وعيوب قليلة. يمكن لعملية HT-CVD إنتاج بلورات كربيد السيليكون ذات خصائص ممتازة، والتي تعتبر ذات قيمة خاصة للتطبيقات التي تتطلب مواد عالية الجودة للغاية.
تعتبر عملية نمو كربيد السيليكون حجر الزاوية في تطبيقه وتطويره. من خلال الابتكار التكنولوجي المستمر والتحسين، تلعب طرق النمو الثلاث هذه أدوارها الخاصة لتلبية احتياجات المناسبات المختلفة، مما يضمن المكانة المهمة لكربيد السيليكون. مع تعميق البحث والتقدم التكنولوجي، سيستمر تحسين عملية نمو مواد كربيد السيليكون، وسيتم تحسين أداء الأجهزة الإلكترونية بشكل أكبر.
(الرقابة)
وقت النشر: 23 يونيو 2024