ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิดแบนด์แก็ปกว้าง กำลังมีบทบาทสำคัญเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในการประยุกต์ใช้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ ซิลิคอนคาร์ไบด์มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยม ทนทานต่อสนามไฟฟ้าสูง มีค่าการนำไฟฟ้าตามวัตถุประสงค์ และมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางแสงที่ดีเยี่ยมอื่นๆ ซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ ด้วยความต้องการอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพและเสถียรภาพสูงขึ้น การพัฒนาเทคโนโลยีซิลิคอนคาร์ไบด์จึงกลายเป็นจุดสนใจ
คุณรู้จักกระบวนการเจริญเติบโตของ SiC มากเพียงใด?
วันนี้เราจะพูดถึงเทคนิคหลักสามประการสำหรับการเติบโตของผลึกเดี่ยวซิลิกอนคาร์ไบด์ ได้แก่ การขนส่งไอทางกายภาพ (PVT), เอพิแทกซีเฟสของเหลว (LPE) และการสะสมไอเคมีที่อุณหภูมิสูง (HT-CVD)
วิธีการถ่ายโอนไอทางกายภาพ (PVT)
วิธีการถ่ายเทไอทางกายภาพเป็นหนึ่งในกระบวนการเจริญเติบโตของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ใช้กันมากที่สุด การเจริญเติบโตของซิลิคอนคาร์ไบด์ผลึกเดี่ยวส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการระเหิดของผงซิลิคอนคาร์ไบด์และการสะสมตัวใหม่บนผลึกเมล็ดภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง ในเบ้าหลอมกราไฟต์แบบปิด ผงซิลิคอนคาร์ไบด์จะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูง ผ่านการควบคุมการไล่ระดับอุณหภูมิ ไอของซิลิคอนคาร์ไบด์จะควบแน่นบนพื้นผิวของผลึกเมล็ด และค่อยๆ เจริญเติบโตเป็นผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่
SiC โมโนคริสตัลไลน์ส่วนใหญ่ที่เรามีจำหน่ายในปัจจุบันผลิตขึ้นตามแนวทางการเติบโตนี้ ซึ่งเป็นแนวทางหลักในอุตสาหกรรม
เอพิแทกซีเฟสของเหลว (LPE)
ผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกเตรียมโดยกระบวนการเอพิแทกซีเฟสของเหลวผ่านกระบวนการเจริญเติบโตของผลึกที่บริเวณรอยต่อระหว่างของแข็งและของเหลว ในวิธีนี้ ผงซิลิคอนคาร์ไบด์จะถูกละลายในสารละลายซิลิคอน-คาร์บอนที่อุณหภูมิสูง จากนั้นลดอุณหภูมิลงเพื่อให้ซิลิคอนคาร์ไบด์ตกตะกอนจากสารละลายและเจริญเติบโตบนผลึกเริ่มต้น ข้อดีหลักของวิธี LPE คือความสามารถในการได้ผลึกคุณภาพสูงที่อุณหภูมิการเจริญเติบโตต่ำ ต้นทุนค่อนข้างต่ำ และเหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก
การสะสมไอเคมีที่อุณหภูมิสูง (HT-CVD)
การนำก๊าซที่มีซิลิกอนและคาร์บอนเข้าไปในห้องปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง จะทำให้ชั้นผลึกเดี่ยวของซิลิกอนคาร์ไบด์ถูกเคลือบลงบนพื้นผิวของผลึกเมล็ดโดยตรงผ่านปฏิกิริยาเคมี ข้อดีของวิธีนี้คือสามารถควบคุมอัตราการไหลและสภาวะปฏิกิริยาของก๊าซได้อย่างแม่นยำ เพื่อให้ได้ผลึกซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงและข้อบกพร่องน้อย กระบวนการ HT-CVD สามารถผลิตผลึกซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีคุณสมบัติดีเยี่ยม ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการวัสดุคุณภาพสูงเป็นพิเศษ
กระบวนการเจริญเติบโตของซิลิคอนคาร์ไบด์ถือเป็นรากฐานสำคัญของการประยุกต์ใช้และการพัฒนา ด้วยนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง วิธีการเจริญเติบโตทั้งสามนี้มีบทบาทสำคัญเพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้ซิลิคอนคาร์ไบด์ยังคงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ด้วยการวิจัยที่เข้มข้นและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี กระบวนการเจริญเติบโตของวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์จะได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างต่อเนื่อง และประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็จะได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นไปอีก
(การเซ็นเซอร์)
เวลาโพสต์: 23 มิ.ย. 2567