SiC-krystaller tilberedt ved PVT-metoden

Den vanlige metoden for fremstilling av enkeltkrystaller av silisiumkarbid er den fysiske damptransportmetoden (PVT). Denne metoden består hovedsakelig av enhulrom i kvartsrør, avarmeelement(induksjonsspole eller grafittvarmer),grafitt karbon filt isolasjonmateriale, agrafittdigel, en frøkrystall av silisiumkarbid, silisiumkarbidpulver og et høytemperaturtermometer. Silisiumkarbidpulveret er plassert i bunnen av grafittdigelen, mens frøkrystallen er festet på toppen. Krystallvekstprosessen er som følger: temperaturen i bunnen av digelen heves til 2100–2400 °C gjennom oppvarming (induksjon eller motstand). Silisiumkarbidpulveret i bunnen av digelen brytes ned ved denne høye temperaturen, og produserer gassformige stoffer som Si, Si2C og SiC2. Under påvirkning av temperatur- og konsentrasjonsgradientene i hulrommet, transporteres disse gassformige stoffene til overflaten med lavere temperatur av frøkrystallen og kondenserer gradvis og kjernener, og oppnår til slutt veksten av silisiumkarbidkrystallen.

De viktigste tekniske punktene å merke seg når du dyrker silisiumkarbidkrystaller ved bruk av den fysiske damptransportmetoden er som følger:

1) Renheten til grafittmaterialet inne i krystallveksttemperaturfeltet må oppfylle kravene. Renheten til grafittdeler skal være mindre enn 5×10-6, og isolasjonsfilten skal være mindre enn 10×10-6. Blant disse bør renheten til B- og Al-elementene være under 0,1×10-6, da disse to elementene vil generere frie hull under silisiumkarbidvekst. For store mengder av disse to elementene vil føre til ustabile elektriske egenskaper til silisiumkarbid, noe som påvirker ytelsen til silisiumkarbidenheter. Samtidig kan tilstedeværelsen av urenheter føre til krystalldefekter og dislokasjoner, som til slutt påvirker kvaliteten på krystallen.

2) Frøkrystallpolariteten må velges riktig. Det er verifisert at C(0001)-planet kan brukes til å dyrke 4H-SiC-krystaller, og Si(0001)-planet brukes til å dyrke 6H-SiC-krystaller.

3) Bruk frøkrystaller utenfor aksen for vekst. Den optimale vinkelen til frøkrystallen utenfor aksen er 4°, og peker mot krystallorienteringen. Frøkrystaller utenfor aksen kan ikke bare endre symmetrien til krystallvekst og redusere defekter i krystallen, men også tillate krystallen å vokse langs en spesifikk krystallorientering, noe som er gunstig for fremstilling av enkeltkrystallkrystaller. Samtidig kan det gjøre krystallveksten mer jevn, redusere intern stress og belastning i krystallen og forbedre krystallkvaliteten.

4) God frøkrystallbindingsprosess. Baksiden av frøkrystallen brytes ned og sublimeres ved høy temperatur. Under krystallvekst kan det dannes sekskantede hulrom eller til og med mikrorørdefekter inne i krystallen, og i alvorlige tilfeller kan polymorfe krystaller med stort område genereres. Derfor må baksiden av frøkrystallen forbehandles. Et tett fotoresistlag med en tykkelse på ca. 20 μm kan belegges på Si-overflaten til frøkrystallen. Etter høytemperaturkarbonisering ved ca. 600 °C dannes et tett karbonisert filmlag. Deretter bindes det til en grafittplate eller grafittpapir under høy temperatur og trykk. Kimkrystallen oppnådd på denne måten kan i stor grad forbedre krystalliseringskvaliteten og effektivt hemme ablasjonen av baksiden av frøkrystallen.

5) Oppretthold stabiliteten til krystallvekstgrensesnittet under krystallvekstsyklusen. Ettersom tykkelsen på silisiumkarbidkrystaller gradvis øker, beveger krystallvekstgrensesnittet seg gradvis mot den øvre overflaten av silisiumkarbidpulveret i bunnen av digelen. Dette forårsaker endringer i vekstmiljøet ved krystallvekstgrensesnittet, noe som fører til svingninger i parametere som termisk felt og karbon-silisiumforhold. Samtidig reduserer det den atmosfæriske materialtransporthastigheten og bremser krystallveksthastigheten, noe som utgjør en risiko for den kontinuerlige og stabile veksten av krystallen. Disse problemene kan til en viss grad dempes ved å optimalisere strukturen og kontrollmetodene. Å legge til en digelbevegelsesmekanisme og kontrollere at digelen beveger seg sakte oppover langs den aksiale retningen med krystallveksthastigheten kan sikre stabiliteten til vekstmiljøet for krystallvekstgrensesnittet og opprettholde en stabil aksial og radiell temperaturgradient.

Semicorex tilbyr høy kvalitethulrom i kvartsrørfor SiC-krystallvekst. Hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.

Kontakt telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com