Introductie van fysiek damptransport (PVT)

De eigen kenmerken van SiC bepalen dat de groei van één kristal moeilijker is. Vanwege de afwezigheid van Si:C=1:1 vloeibare fase bij atmosferische druk, kan het meer volwassen groeiproces dat door de hoofdstroom van de halfgeleiderindustrie wordt aangenomen, niet worden gebruikt om de meer volwassen groeimethode te laten groeien: de straight-pull-methode, de dalende smeltkroes methode en andere methoden voor groei. Na theoretische berekeningen kunnen we alleen als de druk groter is dan 105 atm en de temperatuur hoger is dan 3200 ℃ de stoichiometrische verhouding van Si:C = 1:1 oplossing verkrijgen. pvt-methode is momenteel een van de meer reguliere methoden.

De PVT-methode stelt weinig eisen aan groeiapparatuur, is een eenvoudig en controleerbaar proces, en de technologieontwikkeling is relatief volwassen en al geïndustrialiseerd. De structuur van de PVT-methode wordt weergegeven in de onderstaande figuur.

De regeling van het axiale en radiale temperatuurveld kan worden gerealiseerd door de externe warmtebehoudsomstandigheden van de grafietkroes te regelen. Het SiC-poeder wordt op de bodem van de grafietkroes met hogere temperatuur geplaatst en het SiC-entkristal wordt aan de bovenkant van de grafietkroes met lagere temperatuur gefixeerd. De afstand tussen het poeder en de entkristallen wordt doorgaans op tientallen millimeters gehouden om contact tussen het groeiende enkele kristal en het poeder te vermijden.

De temperatuurgradiënt ligt gewoonlijk in het bereik van 15-35°C/cm-interval. Inert gas met een druk van 50-5000 Pa wordt in de oven vastgehouden om de convectie te vergroten. Het SiC-poeder wordt verwarmd tot 2000-2500 ° C door verschillende verwarmingsmethoden (inductieverwarming en weerstandsverwarming, de bijbehorende apparatuur is inductieoven en weerstandsoven), en het ruwe poeder sublimeert en ontleedt in gasfasecomponenten zoals Si, Si2C SiC2, enz., die met gasconvectie naar het entkristaluiteinde worden getransporteerd, en SiC-kristallen worden op de entkristallen gekristalliseerd om eenkristalgroei te bereiken. De typische groeisnelheid is 0,1-2 mm/uur.

Op dit moment is de PVT-methode ontwikkeld en volwassen geworden en kan de massaproductie van honderdduizenden stuks per jaar worden gerealiseerd, en de verwerkingsgrootte is 6 inch gerealiseerd en ontwikkelt zich nu tot 8 inch, en er zijn ook gerelateerde bedrijven die gebruik maken van de realisatie van de 8-inch substraatchipmonsters. De PVT-methode kent echter nog steeds de volgende problemen:

• De technologie voor de voorbereiding van SiC-substraten van groot formaat is nog onvolwassen. Omdat de PVT-methode alleen in de lengterichting lang dik kan zijn, is het moeilijk om de dwarsuitzetting te realiseren. Om SiC-wafels met een grotere diameter te verkrijgen moeten vaak enorme hoeveelheden geld en moeite worden geïnvesteerd, en nu de huidige omvang van de SiC-wafels blijft toenemen, zal deze moeilijkheid slechts geleidelijk toenemen. (Hetzelfde als de ontwikkeling van Si).
• Het huidige niveau van defecten op SiC-substraten gekweekt met de PVT-methode is nog steeds hoog. Dislocaties verminderen de blokkeerspanning en verhogen de lekstroom van SiC-apparaten, wat de toepassing van SiC-apparaten beïnvloedt.
• P-type substraten zijn moeilijk te bereiden met PVT. Momenteel zijn SiC-apparaten voornamelijk unipolaire apparaten. Toekomstige bipolaire hoogspanningsapparaten zullen p-type substraten vereisen. Het gebruik van p-type substraat kan de groei van N-type epitaxiaal realiseren, vergeleken met de groei van P-type epitaxiaal op N-type substraat heeft een hogere dragermobiliteit, wat de prestaties van SiC-apparaten verder kan verbeteren.