Представляем физический перенос паров (PVT)

Собственные характеристики SiC определяют, что выращивание его монокристаллов сложнее. Из-за отсутствия жидкой фазы Si:C=1:1 при атмосферном давлении более зрелый процесс выращивания, принятый в основной отрасли полупроводниковой промышленности, не может использоваться для выращивания более зрелого метода роста - метода прямого вытягивания, нисходящего тигля. метод и другие методы роста. После теоретических расчетов только при давлении более 105 атм и температуре выше 3200 ℃ можно получить стехиометрическое соотношение раствора Si:C = 1:1. Метод pvt в настоящее время является одним из наиболее распространенных методов.

Метод PVT имеет низкие требования к оборудованию для выращивания, простой и контролируемый процесс, а технология разработки относительно зрелая и уже промышленно реализована. Структура метода PVT показана на рисунке ниже.

Регулирование осевого и радиального температурного поля может быть реализовано путем контроля условий сохранения внешнего тепла графитового тигля. Порошок SiC помещается на дно графитового тигля с более высокой температурой, а затравочный кристалл SiC фиксируется наверху графитового тигля с более низкой температурой. Расстояние между порошком и затравочными кристаллами обычно устанавливают на уровне десятков миллиметров, чтобы избежать контакта между растущим монокристаллом и порошком.

Градиент температуры обычно находится в пределах 15-35°C/см интервала. В печи сохраняется инертный газ под давлением 50-5000 Па для увеличения конвекции. Порошок SiC нагревается до 2000-2500°C различными методами нагрева (индукционный нагрев и резистивный нагрев, соответствующее оборудование — индукционная печь и печь сопротивления), а исходный порошок сублимируется и разлагается на газофазные компоненты, такие как Si, Si2C. , SiC2 и т. д., которые транспортируются к концу затравочного кристалла с помощью газовой конвекции, а кристаллы SiC кристаллизуются на затравочных кристаллах для достижения роста монокристаллов. Его типичная скорость роста составляет 0,1-2 мм/ч.

В настоящее время метод PVT был разработан и усовершенствован, и он может осуществлять массовое производство сотен тысяч штук в год, а размер его обработки достиг 6 дюймов, а в настоящее время развивается до 8 дюймов, и есть также связанные с этим методы. компании, использующие реализацию 8-дюймовых образцов чипов-подложек. Однако метод PVT по-прежнему имеет следующие проблемы:

• Технология подготовки подложек SiC больших размеров все еще неразвита. Поскольку метод PVT может применяться только в продольном и длинном исполнении, трудно реализовать поперечное расширение. Чтобы получить пластины SiC большего диаметра, часто необходимо инвестировать огромные суммы денег и усилий, и поскольку нынешний размер пластин SiC продолжает увеличиваться, эта трудность будет только постепенно увеличиваться. (То же самое, что и развитие Си).
• В настоящее время уровень дефектности подложек SiC, выращенных методом PVT, по-прежнему высок. Дислокации снижают запирающее напряжение и увеличивают ток утечки SiC-устройств, что влияет на применение SiC-устройств.
• Подложки P-типа трудно приготовить методом PVT. В настоящее время устройства SiC представляют собой в основном униполярные устройства. Будущим высоковольтным биполярным устройствам потребуются подложки p-типа. Использование подложки p-типа позволяет реализовать рост эпитаксиального слоя N-типа, по сравнению с ростом эпитаксиального слоя P-типа на подложке N-типа, который имеет более высокую подвижность носителей, что может еще больше улучшить характеристики устройств SiC.