Кристали SiC, отримані методом PVT

Основним методом отримання монокристалів карбіду кремнію є метод фізичного переносу пари (PVT). Цей метод в основному складається з aпорожнину кварцової трубки, анагрівальний елемент(індукційна котушка або графітовий нагрівач),ізоляція з вуглецевого графіту, аграфітовий тигель, затравковий кристал карбіду кремнію, порошок карбіду кремнію та високотемпературний термометр. Порошок карбіду кремнію розташований у нижній частині графітового тигля, тоді як затравковий кристал закріплений у верхній частині. Процес росту кристалів відбувається наступним чином: температура на дні тигля підвищується до 2100–2400 °C шляхом нагрівання (індукційного або опорного). Порошок карбіду кремнію на дні тигля розкладається при такій високій температурі, утворюючи такі газоподібні речовини, як Si, Si₂C і SiC₂. Під впливом температурних і концентраційних градієнтів усередині порожнини ці газоподібні речовини транспортуються до нижчої температури поверхні затравкового кристала, де поступово конденсуються та утворюються зародки, зрештою досягаючи зростання кристала карбіду кремнію.

Ключові технічні моменти, на які слід звернути увагу при вирощуванні кристалів карбіду кремнію за допомогою фізичного методу транспортування пари:

1) Чистота графітового матеріалу всередині поля температури росту кристала повинна відповідати вимогам. Чистота графітових частин повинна бути менше 5×10-6, а ізоляційного повсті – менше 10×10-6. Серед них чистота елементів B і Al повинна бути нижче 0,1×10-6, оскільки ці два елементи створюватимуть вільні дірки під час росту карбіду кремнію. Надмірна кількість цих двох елементів призведе до нестабільних електричних властивостей карбіду кремнію, що вплине на роботу пристроїв із карбіду кремнію. У той же час наявність домішок може призвести до дефектів і дислокацій кристала, що в кінцевому підсумку впливає на якість кристала.

2) Полярність затравочного кристала має бути правильно обрана. Перевірено, що площину C(0001) можна використовувати для вирощування кристалів 4H-SiC, а площину Si(0001) використовують для вирощування кристалів 6H-SiC.

3) Використовуйте позаосьові затравкові кристали для росту. Оптимальний кут позаосьового затравочного кристала становить 4°, спрямований у бік орієнтації кристала. Позаосьові затравкові кристали можуть не тільки змінити симетрію росту кристалів і зменшити дефекти в кристалах, але також дозволити кристалам рости вздовж певної орієнтації кристалів, що є корисним для отримання монокристалів. У той же час це може зробити зростання кристала більш рівномірним, зменшити внутрішню напругу та деформацію в кристалі та покращити якість кристала.

4) Хороший процес склеювання кристалів насіння. Тильна сторона затравкового кристала розкладається і сублімується при високій температурі. Під час росту кристала всередині кристала можуть утворюватися гексагональні порожнечі або навіть дефекти мікротрубок, а в важких випадках можуть утворюватися поліморфні кристали великої площі. Тому тильну сторону затравкового кристала потрібно попередньо обробити. Щільний шар фоторезисту товщиною близько 20 мкм може бути нанесений на поверхню Si затравочного кристала. Після високотемпературної карбонізації приблизно при 600 °C утворюється щільний карбонізований шар плівки. Потім його прикріплюють до графітової пластини або графітового паперу під високою температурою та тиском. Затравковий кристал, отриманий таким чином, може значно покращити якість кристалізації та ефективно пригнічувати абляцію зворотного боку затравкового кристала.

5) Підтримуйте стабільність поверхні росту кристалів протягом циклу росту кристалів. У міру того як товщина кристалів карбіду кремнію поступово збільшується, поверхня росту кристалів поступово переміщується до верхньої поверхні порошку карбіду кремнію на дні тигля. Це викликає зміни в середовищі росту на межі росту кристалів, що призводить до коливань таких параметрів, як теплове поле та співвідношення вуглець-кремній. Одночасно це зменшує швидкість транспортування атмосферного матеріалу та уповільнює швидкість росту кристала, створюючи ризик для безперервного та стабільного росту кристала. Ці проблеми можна певною мірою пом’якшити шляхом оптимізації структури та методів контролю. Додавання механізму руху тигля та керування повільним рухом тигля вгору вздовж осьового напрямку зі швидкістю росту кристала може забезпечити стабільність середовища росту межі росту кристала та підтримувати стабільний осьовий і радіальний градієнт температури.

Semicorex пропонує високу якістьграфітові компонентидля росту кристалів SiC. Якщо у вас є запитання або вам потрібна додаткова інформація, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами.

Контактний телефон +86-13567891907

Електронна адреса: sales@semicorex.com