Pristatome fizinį garų transportavimą (PVT)

SiC savybės lemia, kad jo vieno kristalo augimas yra sunkesnis. Kadangi atmosferos slėgyje nėra Si:C=1:1 skystosios fazės, subrendęs augimo procesas, kurį naudoja pagrindinė puslaidininkių pramonės šaka, negali būti naudojamas brandesniam augimo metodui - tiesiam traukimo metodui, nusileidžiančiam tigliui auginti. metodas ir kiti augimo metodai. Atlikus teorinius skaičiavimus, tik tada, kai slėgis didesnis nei 105 atm, o temperatūra aukštesnė nei 3200 ℃, galime gauti stechiometrinį Si:C = 1:1 tirpalo santykį. pvt metodas šiuo metu yra vienas iš labiausiai paplitusių metodų.

PVT metodui keliami maži reikalavimai auginimo įrangai, paprastas ir kontroliuojamas procesas, o technologijos plėtra yra gana brandi ir jau pramonizuota. PVT metodo struktūra parodyta paveikslėlyje žemiau.

Ašinį ir radialinį temperatūros lauką galima reguliuoti kontroliuojant išorinę grafito tiglio šilumos išsaugojimo būklę. SiC milteliai dedami į aukštesnės temperatūros grafito tiglio dugną, o žemesnės temperatūros SiC sėklų kristalas fiksuojamas grafito tiglio viršuje. Atstumas tarp miltelių ir sėklinių kristalų paprastai kontroliuojamas dešimtimis milimetrų, kad būtų išvengta augančio vieno kristalo ir miltelių kontakto.

Temperatūros gradientas paprastai yra 15-35°C/cm intervale. Inertinės dujos, kurių slėgis 50-5000 Pa, laikomos krosnyje, kad padidėtų konvekcija. SiC milteliai kaitinami iki 2000-2500°C skirtingais kaitinimo būdais (indukcinis kaitinimas ir varžinis kaitinimas, atitinkama įranga yra indukcinė krosnis ir atsparumo krosnis), o neapdoroti milteliai sublimuojasi ir suyra į dujų fazės komponentus, tokius kaip Si, Si2C. , SiC2 ir kt., kurie dujų konvekcija transportuojami į sėklinio kristalo galą, o SiC kristalai kristalizuojasi ant sėklinių kristalų, kad būtų pasiektas vieno kristalo augimas. Jo tipinis augimo greitis yra 0,1-2 mm/val.

Šiuo metu PVT metodas buvo sukurtas ir subrendęs ir gali realizuoti masinę šimtų tūkstančių vienetų gamybą per metus, o jo apdorojimo dydis buvo 6 coliai, o dabar vystosi iki 8 colių, taip pat yra susijusių. įmonių, naudojančių 8 colių substrato lustų pavyzdžius. Tačiau PVT metodas vis dar turi šias problemas:

• Didelio dydžio SiC substrato paruošimo technologija dar nesubrendusi. Kadangi PVT metodas gali būti tik išilginis ilgas storis, sunku realizuoti skersinį plėtimąsi. Norint gauti didesnio skersmens SiC plokšteles, dažnai reikia investuoti daug pinigų ir pastangų, o dabartiniam SiC plokštelės dydžiui ir toliau plečiantis, šis sunkumas tik palaipsniui didės. (Tas pats, kaip Si plėtra).
• Dabartinis SiC substratų, išaugintų PVT metodu, defektų lygis vis dar yra didelis. Dislokacijos sumažina blokavimo įtampą ir padidina SiC įrenginių nuotėkio srovę, o tai turi įtakos SiC įrenginių pritaikymui.
• P tipo substratus sunku paruošti naudojant PVT. Šiuo metu SiC įrenginiai daugiausia yra vienpoliai įrenginiai. Būsimiems aukštos įtampos bipoliniams įrenginiams reikės p tipo substratų. Naudojant p tipo substratą galima padidinti N tipo epitaksinį augimą, palyginti su P tipo epitaksijos augimu ant N tipo substrato, nešiklio mobilumas yra didesnis, o tai gali dar labiau pagerinti SiC prietaisų veikimą.