Технология выращивания SiC с одним кристаллом

Технология выращивания SiC с одним кристаллом

При нормальном давлении нет жидкой фазы SiC со стехиометрическим соотношением Si

равен 1:1Следовательно, метод, использующий расплавление в качестве сырья, обычно используемый для роста кристаллов кремния, не может быть применен к росту кристаллов SiC в сыпучих объемах.Физический паровой транспорт) используется.В этом процессе SiC порошок используется в качестве сырья, помещается в графитный кристалл вместе с SiC субстратом в качестве семенного кристалла,и устанавливается температурный градиент, причем сторона порошка SiC немного горячееЗатем общая температура сохраняется в пределах от 2000 до 2500 °C. Метод сублимации с использованием кристаллов семян SiC теперь называется модифицированным методом Lely.который широко используется для производства SiC-субстратов.

На рисунке 1 показана схематическая схема роста кристаллов SiC с использованием модифицированного метода Лелли.,Доставляемые атомы перемещаются по поверхности семенного кристалла и встраиваются в позиции, где формируется кристалл,тем самым выращивая сырьевые одиночные кристаллыИспользуется инертная атмосфера, обычно аргон низкого давления, и при допинге n-типа вводится азот.

Метод сублимации в настоящее время широко используется для приготовления однокристаллов SiC.в сравнении с методом, использующим расплавленную жидкость в качестве сырья для роста однокристаллов SiХотя качество постепенно улучшается, кристаллы все еще содержат много вывихов и других проблем.

В дополнение к методу сублимации,Были также предприняты попытки изготовления крупных одиночных кристаллов SiC с использованием таких методов, как рост жидкой фазы через раствор или высокотемпературное химическое отложение паров (CVD)На рисунке 2 показана схематическая схема метода роста жидкой фазы для одиночных кристаллов SiC.

Во-первых, в отношении метода роста в жидкой фазе растворимость углерода в кремниевом растворителе очень низкая.К растворителю добавляют такие элементы, как Ti и Cr, чтобы увеличить растворимость углерода.Углерод поступает из графитового тигеля, а на поверхности семенного кристалла растет однокристалл SiC при немного более низкой температуре.Температура роста обычно устанавливается между 1500 °C и 2000 °CБыло сообщено, что скорость роста может достигать нескольких сотен микрометров в час.

Преимущество метода роста в жидкой фазе для SiC заключается в том, что при выращивании кристаллов в направлении [0001] вывихы, простирающиеся в направлении [0001], могут быть согнуты в вертикальном направлении,Выносит их из кристалла через боковые стены.Винтовые вывихы, простирающиеся вдоль [0001] направления, плотно присутствуют в существующих кристаллах SiC и являются источником утечки тока в устройствахПлотность винтовых вывихов значительно снижается в кристаллах SiC, приготовленных с помощью метода роста жидкой фазы.

Проблемы роста раствора включают увеличение скорости роста, увеличение длины выращенных кристаллов и улучшение морфологии поверхности кристаллов.

Высокотемпературное химическое отложение паров (CVD) выращивания однокристаллов SiC предполагает использование SiH4 в качестве источника кремния и C3H8 в качестве источника углерода в атмосфере водорода низкого давления,с ростом, происходящим на поверхности SiC-субстрата, поддерживаемого при высокой температуре (обычно выше 2000°C). сырые газы, введенные в печь для роста, распадаются на молекулы, такие как SiC2 и Si2C, в зоне разложения, окруженной горячей стенкой, и они транспортируются на поверхность кристалла семян,где выращивается однокристаллический СиК.

Преимущества высокотемпературного метода CVD включают возможность использования высокочистых сырых газов, и путем управления скоростью потока газа соотношение C/Si в газовой фазе может быть точно контролировано,который является важным параметром роста, который влияет на плотность дефектаПри массовом росте SiC может быть достигнут относительно быстрый темп роста, превышающий 1 мм/ч.Недостатки высокотемпературного метода CVD включают значительное накопление побочных продуктов реакции внутри растительной печи и выхлопных труб.Кроме того, газофазные реакции генерируют частицы в газовом потоке, которые могут стать примесями в кристалле.

Высокотемпературный метод CVD обладает большим потенциалом в качестве метода производства высококачественных сыпучих кристаллов SiC.более высокая производительность, и более низкая плотность дислокации по сравнению с методом сублимации.

Кроме того, метод RAF (Repeated A-Face) описывается как метод, основанный на сублимации, который производит крупные кристаллы SiC с меньшим количеством дефектов.кристалл семян, разрезанный перпендикулярно направлению [0001], взят из кристалла, выращенного в направлении [0001]Затем другой кристалл семена разрезают перпендикулярно этому новому направлению роста, и выращиваются дальнейшие кристаллы SiC. Повторив этот цикл, мы получаем более высокую концентрацию SiC, и мы получаем более высокую концентрацию SiC.вывихы выметаются из кристалла, что приводит к массовым кристаллам SiC с меньшим количеством дефектов.Плотность дислокации кристаллов SiC, подготовленных методом RAF, сообщается на 1-2 порядка меньше, чем у стандартных кристаллов SiC..

ZMSH Раствор для пластинки SiC

2 дюйма 4 дюйма 6 дюймов 8 дюймов Кремниевые карбидные вафли Сик Вафли Фаллоимитаторы Исследования Первоклассный

SiC-вафры представляют собой полупроводниковый материал, обладающий отличными электрическими и тепловыми свойствами.В дополнение к высокой теплостойкости, он также имеет очень высокий уровень твердости.