Mengapa 3C-SiC menonjol di antara banyak polimorf SiC? - Semikonduktor VeTek

Latar belakangSiC

Silikon karbida (SiC)adalah bahan semikonduktor presisi kelas atas yang penting. Karena ketahanan suhu tinggi yang baik, ketahanan korosi, ketahanan aus, sifat mekanik suhu tinggi, ketahanan oksidasi dan karakteristik lainnya, ia memiliki prospek penerapan yang luas di bidang teknologi tinggi seperti semikonduktor, energi nuklir, pertahanan nasional, dan teknologi luar angkasa.

Sejauh ini, lebih dari 200struktur kristal SiCtelah dikonfirmasi, tipe utamanya adalah heksagonal (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) dan kubik 3C-SiC. Diantaranya, karakteristik struktur 3C-SiC yang seimbang menentukan bahwa jenis bubuk ini memiliki kebulatan alami dan karakteristik penumpukan padat yang lebih baik dibandingkan α-SiC, sehingga memiliki kinerja yang lebih baik dalam penggilingan presisi, produk keramik, dan bidang lainnya. Saat ini, berbagai alasan telah menyebabkan kegagalan kinerja luar biasa material baru 3C-SiC untuk mencapai aplikasi industri skala besar.

Di antara banyak politipe SiC, 3C-SiC adalah satu-satunya politipe kubik, yang juga dikenal sebagai β-SiC. Dalam struktur kristal ini, atom Si dan C berada dalam kisi dengan perbandingan satu banding satu, dan setiap atom dikelilingi oleh empat atom heterogen, membentuk unit struktur tetrahedral dengan ikatan kovalen yang kuat. Ciri struktural 3C-SiC adalah lapisan diatomik Si-C disusun berulang kali dalam urutan ABC-ABC-…, dan setiap sel satuan berisi tiga lapisan diatomik, yang disebut representasi C3; struktur kristal 3C-SiC ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Saat ini, silikon (Si) merupakan bahan semikonduktor yang paling umum digunakan untuk perangkat listrik. Namun, karena kinerja Si, perangkat listrik berbasis silikon menjadi terbatas. Dibandingkan dengan 4H-SiC dan 6H-SiC, 3C-SiC memiliki mobilitas elektron teoritis suhu ruangan tertinggi (1000 cm·V^-1·S^-1), dan memiliki lebih banyak keunggulan dalam aplikasi perangkat MOS. Pada saat yang sama, 3C-SiC juga memiliki sifat yang sangat baik seperti tegangan rusaknya yang tinggi, konduktivitas termal yang baik, kekerasan yang tinggi, celah pita yang lebar, ketahanan suhu tinggi, dan ketahanan radiasi. Oleh karena itu, ia memiliki potensi besar dalam bidang elektronik, optoelektronik, sensor, dan aplikasi dalam kondisi ekstrem, mendorong pengembangan dan inovasi teknologi terkait, dan menunjukkan potensi penerapan yang luas di banyak bidang:

Pertama: Terutama di lingkungan bertegangan tinggi, frekuensi tinggi, dan bersuhu tinggi, tegangan tembus tinggi dan mobilitas elektron tinggi 3C-SiC menjadikannya pilihan ideal untuk pembuatan perangkat listrik seperti MOSFET. 

Kedua: Penerapan 3C-SiC dalam sistem nanoelektronik dan mikroelektromekanis (MEMS) mendapat manfaat dari kompatibilitasnya dengan teknologi silikon, memungkinkan pembuatan struktur skala nano seperti perangkat nanoelektronik dan nanoelektromekanis. 

Ketiga: Sebagai bahan semikonduktor celah pita lebar, 3C-SiC cocok untuk pembuatan dioda pemancar cahaya (LED) biru. Penerapannya dalam pencahayaan, teknologi tampilan, dan laser telah menarik perhatian karena efisiensi cahayanya yang tinggi dan doping yang mudah[9]. Keempat: Pada saat yang sama, 3C-SiC digunakan untuk memproduksi detektor peka posisi, terutama detektor peka posisi titik laser berdasarkan efek fotovoltaik lateral, yang menunjukkan sensitivitas tinggi dalam kondisi bias nol dan cocok untuk penentuan posisi presisi.

Metode pembuatan heteroepitaxy 3C SiC

Metode pertumbuhan utama heteroepitaksial 3C-SiC meliputi deposisi uap kimia (CVD), epitaksi sublimasi (SE), epitaksi fase cair (LPE), epitaksi berkas molekul (MBE), sputtering magnetron, dll. CVD adalah metode yang disukai untuk 3C- Epitaksi SiC karena kemampuan pengendalian dan adaptasinya (seperti suhu, aliran gas, tekanan ruang dan waktu reaksi, yang dapat mengoptimalkan kualitas lapisan epitaksi).

Deposisi uap kimia (CVD): Senyawa gas yang mengandung unsur Si dan C dilewatkan ke dalam ruang reaksi, dipanaskan dan terurai pada suhu tinggi, dan kemudian atom Si dan atom C diendapkan ke substrat Si, atau 6H-SiC, 15R- SiC, substrat 4H-SiC. Suhu reaksi ini biasanya antara 1300-1500℃. Sumber Si yang umum adalah SiH4, TCS, MTS, dll., dan sumber C terutama adalah C2H4, C3H8, dll., dan H2 digunakan sebagai gas pembawa. 

Proses pertumbuhan terutama mencakup langkah-langkah berikut: 

1. Sumber reaksi fasa gas diangkut dalam aliran gas utama menuju zona pengendapan. 

2. Reaksi fasa gas terjadi pada lapisan batas untuk menghasilkan prekursor film tipis dan produk samping. 

3. Proses pengendapan, adsorpsi dan perengkahan prekursor. 

4. Atom yang teradsorpsi bermigrasi dan berekonstruksi pada permukaan substrat. 

5. Atom yang teradsorpsi berinti dan tumbuh pada permukaan substrat. 

6. Pengangkutan massal gas buang setelah reaksi ke dalam zona aliran gas utama dan dikeluarkan dari ruang reaksi. 

Melalui kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan penelitian mekanisme yang mendalam, teknologi heteroepitaksial 3C-SiC diharapkan dapat memainkan peran yang lebih penting dalam industri semikonduktor dan mendorong pengembangan perangkat elektronik berefisiensi tinggi. Misalnya, pesatnya pertumbuhan film tebal berkualitas tinggi 3C-SiC adalah kunci untuk memenuhi kebutuhan perangkat bertegangan tinggi. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengatasi keseimbangan antara laju pertumbuhan dan keseragaman material; dikombinasikan dengan penerapan 3C-SiC dalam struktur heterogen seperti SiC/GaN, mengeksplorasi potensi penerapannya pada perangkat baru seperti elektronika daya, integrasi optoelektronik, dan pemrosesan informasi kuantum.

Semikonduktor Vetek menyediakan 3Clapisan SiCpada produk yang berbeda, seperti grafit dengan kemurnian tinggi dan silikon karbida dengan kemurnian tinggi. Dengan lebih dari 20 tahun pengalaman R&D, perusahaan kami memilih bahan yang sangat cocok, sepertiJika penerima Epi, Penerima epitaksi SiC, GaN pada susceptor Si epi, dll, yang berperan penting dalam proses produksi lapisan epitaksi.

Jika Anda memiliki pertanyaan atau memerlukan detail tambahan, jangan ragu untuk menghubungi kami.

Massa/WhatsAPP: +86-180 6922 0752

Surel: anny@veteksemi.com