2 इंच SiC पिंड, व्यास 50.8 मिमी x 10 मिमी, 4H-N मोनोक्रिस्टल
SiC क्रिस्टल वृद्धि प्रौद्योगिकी
SiC की विशेषताओं के कारण एकल क्रिस्टल उगाना कठिन है। इसका मुख्य कारण यह है कि वायुमंडलीय दाब पर Si:C का स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात 1:1 वाला तरल अवस्था में नहीं पाया जाता है, और SiC को अधिक विकसित वृद्धि विधियों, जैसे कि प्रत्यक्ष ड्राइंग विधि और फॉलिंग क्रूसिबल विधि, जो अर्धचालक उद्योग की मुख्य विधियाँ हैं, द्वारा उगाना संभव नहीं है। सैद्धांतिक रूप से, Si:C का स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात 1:1 वाला विलयन केवल 10⁻⁵ वायुमंडलीय दाब से अधिक और तापमान 3200°C से अधिक होने पर ही प्राप्त किया जा सकता है। वर्तमान में, मुख्य विधियों में पीवीटी विधि, तरल-अवस्था विधि और उच्च-तापमान वाष्प-अवस्था रासायनिक निक्षेपण विधि शामिल हैं।
हम जो SiC वेफर्स और क्रिस्टल उपलब्ध कराते हैं, वे मुख्य रूप से फिजिकल वेपर ट्रांसपोर्ट (PVT) विधि द्वारा उगाए जाते हैं, और PVT का संक्षिप्त परिचय निम्नलिखित है:
भौतिक वाष्प परिवहन (PVT) विधि की उत्पत्ति 1955 में लेली द्वारा आविष्कृत गैस-चरण उर्ध्वपातन तकनीक से हुई है, जिसमें SiC पाउडर को एक ग्रेफाइट ट्यूब में रखा जाता है और उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है ताकि SiC पाउडर विघटित होकर उर्ध्वपातित हो जाए। फिर ग्रेफाइट ट्यूब को ठंडा किया जाता है, और विघटित SiC पाउडर के गैस-चरण घटक ग्रेफाइट ट्यूब के आसपास के क्षेत्र में SiC क्रिस्टल के रूप में जमा और क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं। हालांकि इस विधि से बड़े आकार के SiC एकल क्रिस्टल प्राप्त करना कठिन है और ग्रेफाइट ट्यूब के अंदर जमाव प्रक्रिया को नियंत्रित करना भी मुश्किल है, फिर भी यह आगे के शोधकर्ताओं के लिए विचार प्रदान करती है।
रूस में वाई.एम. ताइरोव और अन्य शोधकर्ताओं ने इसी आधार पर सीड क्रिस्टल की अवधारणा प्रस्तुत की, जिसने SiC क्रिस्टलों के अनियंत्रित आकार और नाभिकीय स्थिति की समस्या का समाधान किया। बाद के शोधकर्ताओं ने इसमें सुधार जारी रखा और अंततः भौतिक वाष्प स्थानांतरण (PVT) विधि विकसित की, जिसका उपयोग आज औद्योगिक रूप से किया जाता है।
SiC क्रिस्टल वृद्धि की सबसे प्रारंभिक विधि के रूप में, PVT वर्तमान में SiC क्रिस्टल वृद्धि की सबसे प्रचलित विधि है। अन्य विधियों की तुलना में, इस विधि में वृद्धि उपकरण की आवश्यकता कम होती है, वृद्धि प्रक्रिया सरल है, नियंत्रणीयता मजबूत है, इसका व्यापक विकास और अनुसंधान हुआ है, और यह पहले से ही औद्योगीकृत हो चुकी है।
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