Fiziksel Buhar Aktarımına (PVT) Giriş

SiC'nin kendi özellikleri, tek kristal büyümesinin daha zor olduğunu belirler. Atmosfer basıncında Si:C=1:1 sıvı fazın bulunmaması nedeniyle, yarı iletken endüstrisinin ana akımı tarafından benimsenen daha olgun büyüme süreci, daha olgun büyüme yöntemi olan düz çekme yöntemini, alçalan potayı büyütmek için kullanılamaz. büyüme yöntemi ve diğer yöntemler. Teorik hesaplamalardan sonra, yalnızca basınç 105 atm'den büyük ve sıcaklık 3200 °C'den yüksek olduğunda Si:C = 1:1 çözümünün stokiyometrik oranını elde edebiliriz. pvt yöntemi şu anda daha yaygın yöntemlerden biridir.

PVT yöntemi, büyüme ekipmanı için düşük gereksinimlere sahiptir, basit ve kontrol edilebilir bir süreçtir ve teknoloji gelişimi nispeten olgunlaşmıştır ve halihazırda sanayileştirilmiştir. PVT yönteminin yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Eksenel ve radyal sıcaklık alanının düzenlenmesi, grafit potanın harici ısı koruma durumunun kontrol edilmesiyle gerçekleştirilebilir. SiC tozu, daha yüksek sıcaklıktaki grafit potanın tabanına yerleştirilir ve SiC tohum kristali, daha düşük sıcaklıktaki grafit potanın tepesine sabitlenir. Büyüyen tek kristal ile toz arasındaki teması önlemek için toz ile tohum kristaller arasındaki mesafe genellikle onlarca milimetre olacak şekilde kontrol edilir.

Sıcaklık gradyanı genellikle 15-35°C/cm aralığındadır. Konveksiyonu arttırmak için fırında 50-5000 Pa basınçta inert gaz tutulur. SiC tozu farklı ısıtma yöntemleriyle (indüksiyonla ısıtma ve dirençli ısıtma, ilgili ekipman indüksiyon fırını ve direnç fırınıdır) 2000-2500°C'ye ısıtılır ve ham toz süblimleşir ve Si, Si2C gibi gaz fazı bileşenlerine ayrışır. Gaz konveksiyonuyla tohum kristal ucuna taşınan SiC2, vb. ve SiC kristalleri, tek kristal büyümesini sağlamak için tohum kristalleri üzerinde kristalleştirilir. Tipik büyüme hızı 0,1-2 mm/saattir.

Şu anda, PVT yöntemi geliştirildi ve olgunlaştı ve yılda yüzbinlerce parçanın seri üretimini gerçekleştirebilir ve işleme boyutu 6 inç olarak gerçekleşti ve şu anda 8 inç'e kadar gelişiyor ve ayrıca ilgili olanlar da var. 8 inçlik alt tabaka çip örneklerinin gerçekleştirilmesini kullanan şirketler. Ancak PVT yönteminde hala aşağıdaki sorunlar bulunmaktadır:

• Büyük boyutlu SiC substrat hazırlama teknolojisi hala olgunlaşmamıştır. PVT yönteminde sadece boyuna uzun kalınlıkta olabildiği için enine genişlemenin gerçekleştirilmesi zordur. Daha büyük bir SiC levha çapı elde etmek için genellikle büyük miktarlarda para ve çaba harcamak gerekir ve mevcut SiC levha boyutu genişlemeye devam ettikçe, bu zorluk yalnızca kademeli olarak artacaktır. (Si'nin gelişimiyle aynı).
• PVT yöntemiyle büyütülen SiC substratlarındaki mevcut kusur düzeyi hala yüksektir. Dislokasyonlar, engelleme voltajını azaltır ve SiC cihazlarının uygulamasını etkileyen SiC cihazlarının kaçak akımını arttırır.
• P tipi substratların PVT ile hazırlanması zordur. Şu anda SiC cihazları çoğunlukla tek kutuplu cihazlardır. Gelecekteki yüksek voltajlı bipolar cihazlar, p tipi alt tabakalara ihtiyaç duyacaktır. P-tipi substratın kullanılması, N-tipi epitaksiyelin büyümesini gerçekleştirebilir, N-tipi substrat üzerindeki P-tipi epitaksiyelin büyümesiyle karşılaştırıldığında, SiC cihazlarının performansını daha da artırabilen daha yüksek bir taşıyıcı hareketliliğine sahiptir.