SiC-kristaller framställda med PVT-metoden

Den vanliga metoden för att framställa enkelkristaller av kiselkarbid är den fysiska ångtransportmetoden (PVT). Denna metod består huvudsakligen av enkvartsrörshålighet, avärmeelement(induktionsspole eller grafitvärmare),grafit kolfilt isoleringmaterial, agrafitdegel, en groddkristall av kiselkarbid, kiselkarbidpulver och en högtemperaturtermometer. Kiselkarbidpulvret är placerat i botten av grafitdegeln, medan frökristallen är fixerad i toppen. Kristalltillväxtprocessen är som följer: temperaturen i botten av degeln höjs till 2100–2400 °C genom uppvärmning (induktion eller motstånd). Kiselkarbidpulvret i botten av degeln sönderdelas vid denna höga temperatur och producerar gasformiga ämnen såsom Si, Si2C och SiC2. Under inverkan av temperatur- och koncentrationsgradienterna i kaviteten transporteras dessa gasformiga ämnen till frökristallens yta med lägre temperatur och kondenseras och kärnar gradvis, vilket slutligen uppnår tillväxten av kiselkarbidkristallen.

De viktigaste tekniska punkterna att notera när man odlar kiselkarbidkristaller med den fysiska ångtransportmetoden är följande:

1) Renheten hos grafitmaterialet inuti kristalltillväxttemperaturfältet måste uppfylla kraven. Renheten hos grafitdelar bör vara mindre än 5×10-6 och isoleringsfiltens renhet bör vara mindre än 10×10-6. Bland dessa bör renheten för B- och Al-element vara under 0,1×10-6, eftersom dessa två element kommer att generera fria hål under kiselkarbidtillväxt. För stora mängder av dessa två element kommer att leda till instabila elektriska egenskaper hos kiselkarbid, vilket påverkar prestanda hos kiselkarbidanordningar. Samtidigt kan närvaron av föroreningar leda till kristalldefekter och dislokationer, vilket i slutändan påverkar kristallens kvalitet.

2) Frökristallens polaritet måste vara korrekt vald. Det har verifierats att C(0001)-planet kan användas för att odla 4H-SiC-kristaller, och Si(0001)-planet används för att odla 6H-SiC-kristaller.

3) Använd frökristaller utanför axeln för tillväxt. Den optimala vinkeln för frökristallen utanför axeln är 4° och pekar mot kristallorienteringen. Frökristaller utanför axeln kan inte bara ändra kristalltillväxtens symmetri och minska defekter i kristallen, utan även tillåta kristallen att växa längs en specifik kristallorientering, vilket är fördelaktigt för framställning av enkristallkristaller. Samtidigt kan det göra kristalltillväxten mer enhetlig, minska inre stress och spänningar i kristallen och förbättra kristallkvaliteten.

4) Bra frökristallbindningsprocess. Baksidan av frökristallen sönderdelas och sublimeras vid hög temperatur. Under kristalltillväxt kan hexagonala tomrum eller till och med mikrorörsdefekter bildas inuti kristallen, och i svåra fall kan polymorfa kristaller med stor yta genereras. Därför måste baksidan av frökristallen förbehandlas. Ett tätt fotoresistskikt med en tjocklek av cirka 20 μm kan beläggas på Si-ytan av frökristallen. Efter högtemperaturförkolning vid ca 600°C bildas ett tätt förkolat filmskikt. Sedan limmas den till en grafitplatta eller grafitpapper under hög temperatur och tryck. Den frökristall som erhålls på detta sätt kan avsevärt förbättra kristallisationskvaliteten och effektivt hämma ablationen av frökristallens baksida.

5) Upprätthåll stabiliteten hos kristalltillväxtgränssnittet under kristalltillväxtcykeln. När tjockleken av kiselkarbidkristaller gradvis ökar, rör sig kristalltillväxtgränsytan gradvis mot den övre ytan av kiselkarbidpulvret vid botten av degeln. Detta orsakar förändringar i tillväxtmiljön vid kristalltillväxtgränssnittet, vilket leder till fluktuationer i parametrar som det termiska fältet och förhållandet mellan kol och kisel. Samtidigt minskar det den atmosfäriska materialtransporthastigheten och saktar ner kristalltillväxthastigheten, vilket utgör en risk för den kontinuerliga och stabila tillväxten av kristallen. Dessa problem kan till viss del mildras genom att optimera strukturen och styrningsmetoderna. Att lägga till en degelrörelsemekanism och kontrollera att degeln rör sig långsamt uppåt längs den axiella riktningen med kristalltillväxthastigheten kan säkerställa stabiliteten hos tillväxtmiljön för kristalltillväxtgränssnittet och bibehålla en stabil axiell och radiell temperaturgradient.

Semicorex erbjuder hög kvalitetgrafitkomponenterför SiC-kristalltillväxt. Om du har några frågor eller behöver ytterligare information, tveka inte att kontakta oss.

Kontakta telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com