Introduktion af fysisk damptransport (PVT)

SiC's egne karakteristika bestemmer, at dens enkeltkrystalvækst er vanskeligere. På grund af fraværet af Si:C=1:1 flydende fase ved atmosfærisk tryk, kan den mere modne vækstproces, der er vedtaget af mainstream af halvlederindustrien, ikke bruges til at dyrke den mere modne vækstmetode-straight pulling-metode, den faldende digel metode og andre metoder til vækst. Efter teoretiske beregninger, kun når trykket er større end 105 atm og temperaturen er højere end 3200 ℃, kan vi få det støkiometriske forhold mellem Si:C = 1:1 opløsning. pvt-metoden er i øjeblikket en af ​​de mere almindelige metoder.

PVT-metoden har lave krav til vækstudstyr, enkel og kontrollerbar proces, og teknologiudviklingen er relativt moden, og er allerede blevet industrialiseret. Strukturen af ​​PVT-metoden er vist i nedenstående figur.

Reguleringen af ​​det aksiale og radiale temperaturfelt kan realiseres ved at kontrollere den eksterne varmekonserveringstilstand af grafitdigel. SiC-pulveret placeres i bunden af ​​grafitdigelen med højere temperatur, og SiC-podekrystallen er fikseret i toppen af ​​grafitdigelen med lavere temperatur. Afstanden mellem pulveret og frøkrystallerne styres generelt til at være titusinder af millimeter for at undgå kontakt mellem den voksende enkeltkrystal og pulveret.

Temperaturgradienten er sædvanligvis i intervallet 15-35°C/cm interval. Inert gas ved et tryk på 50-5000 Pa tilbageholdes i ovnen for at øge konvektionen. SiC-pulveret opvarmes til 2000-2500°C ved forskellige opvarmningsmetoder (induktionsopvarmning og modstandsopvarmning, det tilsvarende udstyr er induktionsovn og modstandsovn), og råpulveret sublimeres og nedbrydes til gasfasekomponenter såsom Si, Si2C , SiC2 osv., som transporteres til podekrystalenden med gaskonvektion, og SiC-krystaller krystalliseres på podekrystallerne for at opnå enkeltkrystalvækst. Dens typiske væksthastighed er 0,1-2 mm/t.

På nuværende tidspunkt er PVT-metoden blevet udviklet og modnet og kan realisere masseproduktionen af ​​hundredtusindvis af stykker om året, og dens behandlingsstørrelse er blevet realiseret 6 tommer og udvikler sig nu til 8 tommer, og der er også relaterede virksomheder, der bruger realiseringen af ​​8-tommer substrat chip prøver. PVT-metoden har dog stadig følgende problemer:

• Stor størrelse SiC substratforberedelsesteknologi er stadig umoden. Fordi PVT-metoden kun kan være i den langsgående lange tyk, er det vanskeligt at realisere den tværgående udvidelse. For at opnå en større diameter skal SiC-wafere ofte investere enorme mængder penge og kræfter, og med den nuværende SiC-waferstørrelse, der fortsætter med at udvide, vil denne vanskelighed kun gradvist stige. (Samme som udviklingen af ​​Si).
• Det nuværende niveau af defekter på SiC-substrater dyrket ved PVT-metoden er stadig højt. Dislokationer reducerer blokeringsspændingen og øger lækstrømmen af ​​SiC-enheder, hvilket påvirker anvendelsen af ​​SiC-enheder.
• P-type substrater er vanskelige at forberede med PVT. I øjeblikket er SiC-enheder hovedsageligt unipolære enheder. Fremtidige bipolære højspændingsenheder vil kræve p-type substrater. Brugen af ​​p-type substrat kan realisere væksten af ​​​​N-type epitaksial, sammenlignet med væksten af ​​​​P-type epitaksial på N-type substrat har en højere bærermobilitet, hvilket yderligere kan forbedre ydeevnen af ​​SiC-enheder.