SiC-krystaller fremstillet ved PVT-metoden

Den almindelige metode til fremstilling af enkeltkrystaller af siliciumcarbid er metoden med fysisk damptransport (PVT). Denne metode består hovedsageligt af enhulrum i kvartsrør, avarmeelement(induktionsspole eller grafitvarmer),grafit carbon filt isolering1.dry oxidation:grafitdigel, en siliciumcarbid-kimkrystal, siliciumcarbidpulver og et højtemperaturtermometer. Siliciumcarbidpulveret er placeret i bunden af ​​grafitdigelen, mens frøkrystallen er fikseret i toppen. Krystalvækstprocessen er som følger: Temperaturen i bunden af ​​diglen hæves til 2100–2400 °C gennem opvarmning (induktion eller modstand). Siliciumcarbidpulveret i bunden af ​​digelen nedbrydes ved denne høje temperatur og producerer gasformige stoffer såsom Si, Si2C og SiC2. Under påvirkning af temperatur- og koncentrationsgradienterne i hulrummet transporteres disse gasformige stoffer til den lavere temperaturoverflade af podekrystallen og kondenserer gradvist og kernedannelse, hvilket i sidste ende opnår væksten af ​​siliciumcarbidkrystallen.

De vigtigste tekniske punkter at bemærke, når man dyrker siliciumcarbidkrystaller ved hjælp af den fysiske damptransportmetode, er som følger:

1)Renheden af ​​grafitmaterialet inde i krystalvæksttemperaturfeltet skal opfylde kravene. Renheden af ​​grafitdele skal være mindre end 5×10-6, og isoleringsfiltens renhed skal være mindre end 10×10-6. Blandt disse bør renheden af ​​B- og Al-elementer være under 0,1×10-6, da disse to elementer vil generere frie huller under siliciumcarbidvækst. For store mængder af disse to elementer vil føre til ustabile elektriske egenskaber af siliciumcarbid, hvilket påvirker ydeevnen af ​​siliciumcarbidenheder. Samtidig kan tilstedeværelsen af ​​urenheder føre til krystaldefekter og dislokationer, hvilket i sidste ende påvirker krystallens kvalitet.

2) Frøkrystalpolariteten skal være korrekt valgt. Det er blevet verificeret, at C(0001)-planet kan bruges til at dyrke 4H-SiC-krystaller, og Si(0001)-planet bruges til at dyrke 6H-SiC-krystaller.

3) Brug off-akse frøkrystaller til vækst. Den optimale vinkel for off-akse frøkrystallen er 4°, pegende mod krystalorienteringen. Off-akse frøkrystaller kan ikke kun ændre symmetrien af ​​krystalvækst og reducere defekter i krystallen, men også tillade krystallen at vokse langs en specifik krystalorientering, hvilket er gavnligt til fremstilling af enkeltkrystalkrystaller. Samtidig kan det gøre krystalvæksten mere ensartet, reducere intern stress og belastning i krystallen og forbedre krystalkvaliteten.

4) God frøkrystalbindingsproces. Bagsiden af ​​frøkrystallen nedbrydes og sublimeres ved høj temperatur. Under krystalvækst kan der dannes sekskantede hulrum eller endda mikrorørsdefekter inde i krystallen, og i alvorlige tilfælde kan der dannes polymorfe krystaller med stort område. Derfor skal bagsiden af ​​frøkrystallen forbehandles. Et tæt fotoresistlag med en tykkelse på omkring 20 μm kan belægges på Si-overfladen af ​​frøkrystallen. Efter karbonisering ved høj temperatur ved ca. 600 °C dannes et tæt karboniseret filmlag. Derefter bindes det til en grafitplade eller grafitpapir under høj temperatur og tryk. Podekrystallen opnået på denne måde kan i høj grad forbedre krystallisationskvaliteten og effektivt inhibere ablationen af ​​bagsiden af ​​podekrystallen.

5) Oprethold stabiliteten af ​​krystalvækstgrænsefladen under krystalvækstcyklussen. Efterhånden som tykkelsen af ​​siliciumcarbidkrystaller gradvist øges, bevæger krystalvækstgrænsefladen sig gradvist mod den øvre overflade af siliciumcarbidpulveret i bunden af ​​diglen. Dette forårsager ændringer i vækstmiljøet ved krystalvækstgrænsefladen, hvilket fører til fluktuationer i parametre som det termiske felt og kulstof-siliciumforhold. Samtidig reducerer det den atmosfæriske materialetransporthastighed og sænker krystalvæksthastigheden, hvilket udgør en risiko for den kontinuerlige og stabile vækst af krystallen. Disse problemer kan til en vis grad afbødes ved at optimere strukturen og kontrolmetoderne. Tilføjelse af en digelbevægelsesmekanisme og styring af diglen til at bevæge sig langsomt opad langs den aksiale retning ved krystalvæksthastigheden kan sikre stabiliteten af ​​krystalvækstgrænsefladevækstmiljøet og opretholde en stabil aksial og radial temperaturgradient.

Semicorex tilbyder høj kvalitetgrafit komponenterfor SiC-krystalvækst. Hvis du har spørgsmål eller brug for yderligere detaljer, så tøv ikke med at kontakte os.

Kontakt telefon # +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com