SiC кристали, получени чрез PVT метод

Основният метод за получаване на монокристали от силициев карбид е методът за физически пренос на пари (PVT). Този метод се състои основно от aкухина на кварцова тръба, анагревателен елемент(индукционна бобина или графитен нагревател),изолация от графитен карбонматериал, аграфитен тигел, зародишен кристал от силициев карбид, прах от силициев карбид и високотемпературен термометър. Прахът от силициев карбид е разположен на дъното на графитния тигел, докато зародишният кристал е фиксиран отгоре. Процесът на растеж на кристалите е както следва: температурата на дъното на тигела се повишава до 2100–2400 °C чрез нагряване (индукция или съпротивление). Прахът от силициев карбид на дъното на тигела се разлага при тази висока температура, произвеждайки газообразни вещества като Si, Si₂C и SiC₂. Под въздействието на градиентите на температурата и концентрацията в кухината, тези газообразни вещества се транспортират до повърхността с по-ниска температура на зародишния кристал и постепенно се кондензират и образуват ядра, като в крайна сметка се постига растеж на кристала от силициев карбид.

Ключовите технически моменти, които трябва да се отбележат, когато се отглеждат кристали от силициев карбид, използвайки метода за физически транспорт на парите, са следните:

1) Чистотата на графитния материал в температурното поле на растеж на кристала трябва да отговаря на изискванията. Чистотата на графитните части трябва да бъде по-малка от 5 × 10-6, а тази на изолационния филц трябва да бъде по-малка от 10 × 10-6. Сред тях чистотата на B и Al елементите трябва да бъде под 0,1 × 10-6, тъй като тези два елемента ще генерират свободни дупки по време на растежа на силициев карбид. Прекомерните количества от тези два елемента ще доведат до нестабилни електрически свойства на силициевия карбид, което ще повлияе на работата на устройствата със силициев карбид. В същото време наличието на примеси може да доведе до кристални дефекти и дислокации, което в крайна сметка засяга качеството на кристала.

2) Полярността на зародишния кристал трябва да бъде правилно избрана. Беше потвърдено, че равнината C(0001) може да се използва за отглеждане на кристали 4H-SiC, а равнината Si(0001) се използва за отглеждане на кристали 6H-SiC.

3) Използвайте зародишни кристали извън оста за растеж. Оптималният ъгъл на зародишния кристал извън оста е 4°, сочещ към ориентацията на кристала. Зародишните кристали извън оста могат не само да променят симетрията на растежа на кристалите и да намалят дефектите в кристала, но също така да позволят на кристала да расте по специфична кристална ориентация, което е от полза за приготвянето на монокристални кристали. В същото време може да направи растежа на кристала по-равномерен, да намали вътрешното напрежение и напрежение в кристала и да подобри качеството на кристала.

4) Добър процес на свързване на зародишни кристали. Задната страна на зародишния кристал се разлага и сублимира при висока температура. По време на растежа на кристала могат да се образуват шестоъгълни празнини или дори микротръбни дефекти вътре в кристала, а в тежки случаи могат да се генерират полиморфни кристали с голяма площ. Следователно, задната страна на зародишния кристал трябва да бъде предварително обработена. Плътен фоторезистен слой с дебелина около 20 μm може да бъде покрит върху повърхността на Si на зародишния кристал. След високотемпературна карбонизация при около 600 °C се образува плътен карбонизиран филмов слой. След това се залепва към графитна плоча или графитна хартия при висока температура и налягане. Зародишният кристал, получен по този начин, може значително да подобри качеството на кристализация и ефективно да инхибира аблацията на задната страна на зародишния кристал.

5) Поддържайте стабилността на интерфейса за растеж на кристала по време на цикъла на растеж на кристала. Тъй като дебелината на кристалите от силициев карбид постепенно се увеличава, границата на растеж на кристалите постепенно се придвижва към горната повърхност на праха от силициев карбид на дъното на тигела. Това причинява промени в средата на растеж на границата на растеж на кристали, което води до колебания в параметри като термично поле и съотношение въглерод-силиций. Едновременно с това намалява скоростта на транспортиране на атмосферния материал и забавя скоростта на растеж на кристала, което представлява риск за непрекъснатия и стабилен растеж на кристала. Тези проблеми могат да бъдат смекчени до известна степен чрез оптимизиране на структурата и методите за контрол. Добавянето на механизъм за движение на тигела и контролирането на тигела да се движи бавно нагоре по аксиалната посока при скоростта на растеж на кристала може да гарантира стабилността на средата за растеж на границата на растеж на кристала и да поддържа стабилен аксиален и радиален температурен градиент.

Semicorex предлага високо качествографитни компонентиза растеж на кристали SiC. Ако имате запитвания или се нуждаете от допълнителни подробности, моля не се колебайте да се свържете с нас.

Телефон за връзка +86-13567891907

Имейл: sales@semicorex.com