シリコンカーバイド（SiC）は、ワイドバンドギャップ半導体材料の一種として、現代科学技術の応用においてますます重要な役割を果たしています。シリコンカーバイドは、優れた熱安定性、高い電界耐性、優れた導電性など、優れた物理的・光学的特性を有しており、光電子デバイスや太陽光発電デバイスに広く使用されています。より高効率で安定した電子デバイスへの需要の高まりにより、シリコンカーバイドの成長技術の習得は重要な課題となっています。
では、SiC の成長プロセスについてどれくらいご存知ですか?
今日は、シリコンカーバイド単結晶の成長における 3 つの主な技術、物理気相輸送 (PVT)、液相エピタキシー (LPE)、および高温化学気相成長 (HT-CVD) について説明します。
物理蒸気移動法（PVT）
物理気相転写法は、最も一般的に用いられるシリコンカーバイド成長プロセスの一つです。単結晶シリコンカーバイドの成長は、主に高温条件下でのシリコン粉末の昇華と種結晶への再堆積に依存しています。密閉されたグラファイトるつぼ内で、シリコンカーバイド粉末は高温に加熱され、温度勾配を制御することでシリコンカーバイド蒸気が種結晶の表面に凝縮し、徐々に大きなサイズの単結晶を成長させます。
現在当社が提供する単結晶SiCの大部分はこの成長方法で製造されており、業界においても主流となっています。
液相エピタキシー（LPE）
シリコンカーバイド結晶は、液相エピタキシー法によって固体‐液体界面での結晶成長プロセスを経て作製されます。この方法では、シリコンカーバイド粉末を高温のシリコン‐炭素溶液に溶解し、その後温度を下げることでシリコンカーバイドが溶液から析出し、種結晶上に成長します。LPE法の主な利点は、より低い成長温度で高品質の結晶が得られること、コストが比較的低いこと、そして大規模生産に適していることです。
高温化学蒸着（HT-CVD）
高温の反応室にシリコンと炭素を含むガスを導入することで、化学反応によって種結晶の表面に直接炭化ケイ素の単結晶層を堆積します。この方法の利点は、ガスの流量と反応条件を正確に制御できるため、高純度で欠陥の少ない炭化ケイ素結晶が得られることです。HT-CVDプロセスは優れた特性を持つ炭化ケイ素結晶を製造できるため、特に高品質の材料が求められる用途に有効です。
炭化ケイ素の成長プロセスは、その応用と発展の礎です。これら3つの成長方法は、継続的な技術革新と最適化を通じて、それぞれの役割を果たし、様々な場面のニーズに対応することで、炭化ケイ素の重要な地位を確固たるものにしています。研究の深化と技術の進歩に伴い、炭化ケイ素材料の成長プロセスは継続的に最適化され、電子デバイスの性能はますます向上していくでしょう。
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投稿日時: 2024年6月23日