Introducción al transporte físico de vapor (PVT)

Las propias características del SiC determinan que su crecimiento monocristalino sea más difícil. Debido a la ausencia de la fase líquida Si:C=1:1 a presión atmosférica, el proceso de crecimiento más maduro adoptado por la corriente principal de la industria de semiconductores no se puede utilizar para hacer crecer el método de crecimiento más maduro: el método de tracción recta, el crisol descendente. método y otros métodos para el crecimiento. Después de los cálculos teóricos, sólo cuando la presión es superior a 105 atm y la temperatura es superior a 3200 ℃, podemos obtener la relación estequiométrica de la solución Si:C = 1:1. El método pvt es actualmente uno de los métodos más habituales.

El método PVT tiene requisitos bajos para equipos de crecimiento, un proceso simple y controlable, y el desarrollo tecnológico es relativamente maduro y ya ha sido industrializado. La estructura del método PVT se muestra en la siguiente figura.

La regulación del campo de temperatura axial y radial se puede realizar controlando la condición de preservación del calor externo del crisol de grafito. El polvo de SiC se coloca en el fondo del crisol de grafito con una temperatura más alta y el cristal semilla de SiC se fija en la parte superior del crisol de grafito con una temperatura más baja. La distancia entre el polvo y los cristales semilla generalmente se controla para que sea de decenas de milímetros para evitar el contacto entre el monocristal en crecimiento y el polvo.

El gradiente de temperatura suele oscilar entre 15 y 35 °C/cm. En el horno se retiene gas inerte a una presión de 50-5000 Pa para aumentar la convección. El polvo de SiC se calienta a 2000-2500 °C mediante diferentes métodos de calentamiento (calentamiento por inducción y calentamiento por resistencia, el equipo correspondiente es un horno de inducción y un horno de resistencia), y el polvo bruto se sublima y se descompone en componentes en fase gaseosa como Si, Si2C. , SiC2, etc., que se transportan hasta el extremo del cristal semilla mediante convección de gas, y los cristales de SiC se cristalizan en los cristales semilla para lograr un crecimiento monocristalino. Su tasa de crecimiento típica es de 0,1 a 2 mm/h.

En la actualidad, el método PVT se ha desarrollado y madurado y puede realizar la producción en masa de cientos de miles de piezas por año, y su tamaño de procesamiento ha sido de 6 pulgadas y ahora se está desarrollando a 8 pulgadas, y también hay otros relacionados. empresas que utilizan la realización de muestras de chips de sustrato de 8 pulgadas. Sin embargo, el método PVT todavía tiene los siguientes problemas:

• La tecnología de preparación de sustratos de SiC de gran tamaño aún está inmadura. Debido a que el método PVT sólo puede realizarse en el espesor largo longitudinal, es difícil realizar la expansión transversal. Para obtener obleas de SiC de mayor diámetro a menudo es necesario invertir enormes cantidades de dinero y esfuerzo, y con el tamaño actual de las obleas de SiC continúa expandiéndose, esta dificultad solo aumentará gradualmente. (Igual que el desarrollo del Si).
• El nivel actual de defectos en sustratos de SiC cultivados mediante el método PVT sigue siendo alto. Las dislocaciones reducen el voltaje de bloqueo y aumentan la corriente de fuga de los dispositivos de SiC, lo que afecta la aplicación de los dispositivos de SiC.
• Los sustratos tipo P son difíciles de preparar mediante PVT. Actualmente los dispositivos de SiC son principalmente dispositivos unipolares. Los futuros dispositivos bipolares de alto voltaje requerirán sustratos tipo p. El uso de sustrato tipo p puede lograr el crecimiento de epitaxial tipo N, en comparación con el crecimiento de epitaxial tipo P en sustrato tipo N tiene una mayor movilidad del portador, lo que puede mejorar aún más el rendimiento de los dispositivos de SiC.