சிலிக்கான் கார்பைடு ஒற்றை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கான முக்கிய முறைகளில் இயற்பியல் நீராவி போக்குவரத்து (PVT), மேல் விதை கரைசல் வளர்ச்சி (TSSG) மற்றும் உயர் வெப்பநிலை வேதியியல் நீராவி படிவு (HT-CVD) ஆகியவை அடங்கும்.

இவற்றில், PVT முறையானது, அதன் ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான உபகரண அமைப்பு, செயல்பாடு மற்றும் கட்டுப்பாட்டின் எளிமை மற்றும் குறைந்த உபகரணங்கள் மற்றும் செயல்பாட்டு செலவுகள் காரணமாக தொழில்துறை உற்பத்திக்கான முதன்மை நுட்பமாக மாறியுள்ளது.

---

PVT முறையைப் பயன்படுத்தி SiC படிக வளர்ச்சியின் முக்கிய தொழில்நுட்ப புள்ளிகள்

PVT முறையைப் பயன்படுத்தி சிலிக்கான் கார்பைடு படிகங்களை வளர்க்க, பல தொழில்நுட்ப அம்சங்களை கவனமாகக் கட்டுப்படுத்த வேண்டும்:

1. வெப்பப் புலத்தில் கிராஃபைட் பொருட்களின் தூய்மை
   படிக வளர்ச்சி வெப்ப புலத்தில் பயன்படுத்தப்படும் கிராஃபைட் பொருட்கள் கடுமையான தூய்மை தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும். கிராஃபைட் கூறுகளில் உள்ள அசுத்த உள்ளடக்கம் 5×10⁻⁶ க்கும் குறைவாகவும், 10×10⁻⁶ க்கும் குறைவான காப்பு ஃபெல்ட்களுக்கு இருக்க வேண்டும். குறிப்பாக, போரான் (B) மற்றும் அலுமினியம் (Al) ஆகியவற்றின் உள்ளடக்கங்கள் ஒவ்வொன்றும் 0.1×10⁻⁶ க்கும் குறைவாக இருக்க வேண்டும்.

2. விதை படிகத்தின் சரியான துருவமுனைப்பு
   அனுபவ தரவுகள் C-முகம் (0001) 4H-SiC படிகங்களை வளர்ப்பதற்கு ஏற்றது என்பதைக் காட்டுகிறது, அதே நேரத்தில் Si-முகம் (0001) 6H-SiC வளர்ச்சிக்கு ஏற்றது.

3. அச்சு இல்லாத விதை படிகங்களின் பயன்பாடு
   அச்சுக்கு வெளியே உள்ள விதைகள் வளர்ச்சி சமச்சீரை மாற்றலாம், படிக குறைபாடுகளைக் குறைக்கலாம் மற்றும் சிறந்த படிக தரத்தை மேம்படுத்தலாம்.

4. நம்பகமான விதை படிக பிணைப்பு நுட்பம்
   வளர்ச்சியின் போது நிலைத்தன்மைக்கு விதை படிகத்திற்கும் வைத்திருப்பவருக்கும் இடையே சரியான பிணைப்பு அவசியம்.

5. வளர்ச்சி இடைமுகத்தின் நிலைத்தன்மையைப் பராமரித்தல்
   முழு படிக வளர்ச்சி சுழற்சியின் போதும், உயர்தர படிக வளர்ச்சியை உறுதி செய்ய வளர்ச்சி இடைமுகம் நிலையாக இருக்க வேண்டும்.

 

---

SiC படிக வளர்ச்சியில் முக்கிய தொழில்நுட்பங்கள்

1. SiC பவுடருக்கான ஊக்கமருந்து தொழில்நுட்பம்

சீரியம் (Ce) உடன் SiC பொடியை ஊக்கமருந்து செய்வது 4H-SiC போன்ற ஒற்றை பாலிடைப்பின் வளர்ச்சியை உறுதிப்படுத்தும். Ce ஊக்கமருந்து:

• SiC படிகங்களின் வளர்ச்சி விகிதத்தை அதிகரிக்கவும்;

• மேலும் சீரான மற்றும் திசை வளர்ச்சிக்கு படிக நோக்குநிலையை மேம்படுத்தவும்;

• மாசுபாடுகள் மற்றும் குறைபாடுகளைக் குறைத்தல்;

• படிகத்தின் பின்புற அரிப்பை அடக்குதல்;

• ஒற்றை படிக மகசூல் விகிதத்தை அதிகரிக்கவும்.

2. அச்சு மற்றும் ரேடியல் வெப்ப சாய்வுகளின் கட்டுப்பாடு

அச்சு வெப்பநிலை சாய்வுகள் படிக பாலிடைப் மற்றும் வளர்ச்சி விகிதத்தை பாதிக்கின்றன. மிகச் சிறியதாக இருக்கும் சாய்வு, நீராவி கட்டத்தில் பாலிடைப் சேர்க்கைகள் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட பொருள் போக்குவரத்திற்கு வழிவகுக்கும். அச்சு மற்றும் ரேடியல் சாய்வுகள் இரண்டையும் மேம்படுத்துவது நிலையான தரத்துடன் வேகமான மற்றும் நிலையான படிக வளர்ச்சிக்கு மிகவும் முக்கியமானது.

3. அடிப்படைத் தள இடப்பெயர்வு (BPD) கட்டுப்பாட்டு தொழில்நுட்பம்

SiC படிகங்களில் உள்ள வெட்டு அழுத்தம் முக்கியமான வரம்பை மீறுவதால், சறுக்கு அமைப்புகளை செயல்படுத்துவதால் BPDகள் முக்கியமாக உருவாகின்றன. BPDகள் வளர்ச்சி திசைக்கு செங்குத்தாக இருப்பதால், அவை பொதுவாக படிக வளர்ச்சி மற்றும் குளிர்விக்கும் போது எழுகின்றன. உள் அழுத்தத்தைக் குறைப்பது BPD அடர்த்தியைக் கணிசமாகக் குறைக்கும்.

4. நீராவி கட்ட கலவை விகிதக் கட்டுப்பாடு

நீராவி கட்டத்தில் கார்பன்-க்கு-சிலிக்கான் விகிதத்தை அதிகரிப்பது ஒற்றை பாலிடைப் வளர்ச்சியை ஊக்குவிப்பதற்கான ஒரு நிரூபிக்கப்பட்ட முறையாகும். அதிக C/Si விகிதம் மேக்ரோஸ்டெப் கொத்துக்களைக் குறைக்கிறது மற்றும் விதை படிகத்திலிருந்து மேற்பரப்பு மரபுரிமையைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது, இதனால் விரும்பத்தகாத பாலிடைப்கள் உருவாவதை அடக்குகிறது.

5. குறைந்த அழுத்த வளர்ச்சி நுட்பங்கள்

படிக வளர்ச்சியின் போது ஏற்படும் அழுத்தம் வளைந்த லேட்டிஸ் தளங்கள், விரிசல்கள் மற்றும் அதிக BPD அடர்த்திக்கு வழிவகுக்கும். இந்த குறைபாடுகள் எபிடாக்சியல் அடுக்குகளுக்குள் பரவி சாதன செயல்திறனை எதிர்மறையாக பாதிக்கும்.

உள் படிக அழுத்தத்தைக் குறைப்பதற்கான பல உத்திகள் பின்வருமாறு:

• சமநிலை வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்க வெப்ப புல விநியோகம் மற்றும் செயல்முறை அளவுருக்களை சரிசெய்தல்;

• இயந்திரக் கட்டுப்பாடு இல்லாமல் படிகம் சுதந்திரமாக வளர அனுமதிக்கும் வகையில் சிலுவை வடிவமைப்பை மேம்படுத்துதல்;

• விதைக்கும் கிராஃபைட்டுக்கும் இடையே வெப்ப விரிவாக்கப் பொருத்தமின்மையைக் குறைக்க விதை வைத்திருப்பு அமைப்பை மேம்படுத்துதல், பெரும்பாலும் விதைக்கும் வைத்திருப்பவருக்கும் இடையில் 2 மிமீ இடைவெளி விடுவதன் மூலம்;

• அனீலிங் செயல்முறைகளைச் சுத்திகரித்தல், படிகத்தை உலையுடன் குளிர்விக்க அனுமதித்தல் மற்றும் உள் அழுத்தத்தை முழுமையாகக் குறைக்க வெப்பநிலை மற்றும் கால அளவை சரிசெய்தல்.

---

SiC படிக வளர்ச்சி தொழில்நுட்பத்தில் போக்குகள்

1. பெரிய படிக அளவுகள்
SiC ஒற்றை படிக விட்டம் சில மில்லிமீட்டர்களில் இருந்து 6-இன்ச், 8-இன்ச் மற்றும் 12-இன்ச் வேஃபர்களாக அதிகரித்துள்ளது. பெரிய வேஃபர்கள் உற்பத்தித் திறனை அதிகரிக்கின்றன மற்றும் செலவுகளைக் குறைக்கின்றன, அதே நேரத்தில் அதிக சக்தி கொண்ட சாதன பயன்பாடுகளின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்கின்றன.

2. உயர்ந்த படிகத் தரம்
உயர் செயல்திறன் கொண்ட சாதனங்களுக்கு உயர்தர SiC படிகங்கள் அவசியம். குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்கள் இருந்தபோதிலும், தற்போதைய படிகங்கள் இன்னும் மைக்ரோபைப்புகள், இடப்பெயர்வுகள் மற்றும் அசுத்தங்கள் போன்ற குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளன, இவை அனைத்தும் சாதனத்தின் செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மையைக் குறைக்கும்.

3. செலவு குறைப்பு
SiC படிக உற்பத்தி இன்னும் ஒப்பீட்டளவில் விலை உயர்ந்தது, இது பரந்த அளவிலான ஏற்றுக்கொள்ளலைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. உகந்த வளர்ச்சி செயல்முறைகள், அதிகரித்த உற்பத்தி திறன் மற்றும் குறைந்த மூலப்பொருள் செலவுகள் மூலம் செலவுகளைக் குறைப்பது சந்தை பயன்பாடுகளை விரிவுபடுத்துவதற்கு மிக முக்கியமானது.

4. அறிவார்ந்த உற்பத்தி
செயற்கை நுண்ணறிவு மற்றும் பெரிய தரவு தொழில்நுட்பங்களில் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றங்களுடன், SiC படிக வளர்ச்சி அறிவார்ந்த, தானியங்கி செயல்முறைகளை நோக்கி நகர்கிறது. சென்சார்கள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் வளர்ச்சி நிலைமைகளை நிகழ்நேரத்தில் கண்காணித்து சரிசெய்ய முடியும், செயல்முறை நிலைத்தன்மை மற்றும் கணிக்கக்கூடிய தன்மையை மேம்படுத்துகின்றன. தரவு பகுப்பாய்வு செயல்முறை அளவுருக்கள் மற்றும் படிக தரத்தை மேலும் மேம்படுத்த முடியும்.

குறைக்கடத்தி பொருட்கள் ஆராய்ச்சியில் உயர்தர SiC ஒற்றை படிக வளர்ச்சி தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி ஒரு முக்கிய கவனம் செலுத்துகிறது. தொழில்நுட்பம் முன்னேறும்போது, படிக வளர்ச்சி முறைகள் தொடர்ந்து வளர்ச்சியடைந்து மேம்படும், இது உயர் வெப்பநிலை, உயர் அதிர்வெண் மற்றும் உயர் சக்தி மின்னணு சாதனங்களில் SiC பயன்பாடுகளுக்கு உறுதியான அடித்தளத்தை வழங்கும்.