Presentazione del trasporto fisico del vapore (PVT)

Le caratteristiche proprie del SiC determinano che la sua crescita monocristallina sia più difficile. A causa dell'assenza della fase liquida Si:C=1:1 a pressione atmosferica, il processo di crescita più maturo adottato dal mainstream dell'industria dei semiconduttori non può essere utilizzato per far crescere il metodo di crescita più maturo, ovvero il metodo di estrazione diretta, il crogiolo discendente metodo e altri metodi per la crescita. Dopo i calcoli teorici, solo quando la pressione è maggiore di 105 atm e la temperatura è superiore a 3200 ℃, possiamo ottenere il rapporto stechiometrico della soluzione Si:C = 1:1. Il metodo pvt è attualmente uno dei metodi più diffusi.

Il metodo PVT ha requisiti bassi per le apparecchiature di crescita, un processo semplice e controllabile e lo sviluppo tecnologico è relativamente maturo ed è già stato industrializzato. La struttura del metodo PVT è mostrata nella figura seguente.

La regolazione del campo di temperatura assiale e radiale può essere realizzata controllando la condizione di conservazione del calore esterno del crogiolo di grafite. La polvere di SiC viene posizionata sul fondo del crogiolo di grafite a temperatura più alta, mentre il cristallo seme di SiC viene fissato nella parte superiore del crogiolo di grafite a temperatura più bassa. La distanza tra la polvere e i cristalli seme è generalmente controllata in modo che sia di decine di millimetri per evitare il contatto tra il singolo cristallo in crescita e la polvere.

Il gradiente di temperatura è solitamente compreso tra 15 e 35°C/cm di intervallo. Nel forno viene mantenuto gas inerte ad una pressione di 50-5000 Pa per aumentare la convezione. La polvere di SiC viene riscaldata a 2000-2500°C mediante diversi metodi di riscaldamento (riscaldamento a induzione e riscaldamento a resistenza, l'attrezzatura corrispondente è forno a induzione e forno a resistenza) e la polvere grezza sublima e si decompone in componenti in fase gassosa come Si, Si2C , SiC2, ecc., che vengono trasportati all'estremità del cristallo seme con convezione del gas, e i cristalli SiC vengono cristallizzati sui cristalli seme per ottenere la crescita del cristallo singolo. Il suo tasso di crescita tipico è di 0,1-2 mm/h.

Allo stato attuale, il metodo PVT è stato sviluppato e maturato e può realizzare la produzione di massa di centinaia di migliaia di pezzi all'anno, e la sua dimensione di elaborazione è stata realizzata di 6 pollici e ora si sta sviluppando fino a 8 pollici, e ci sono anche correlati aziende che utilizzano la realizzazione dei campioni di chip di substrato da 8 pollici. Tuttavia, il metodo PVT presenta ancora i seguenti problemi:

• La tecnologia di preparazione del substrato SiC di grandi dimensioni è ancora immatura. Poiché il metodo PVT può essere realizzato solo nel senso longitudinale lungo e spesso, è difficile realizzare l'espansione trasversale. Per ottenere wafer SiC di diametro maggiore è spesso necessario investire enormi quantità di denaro e sforzi e, con l'attuale dimensione dei wafer SiC in continua espansione, questa difficoltà aumenterà solo gradualmente. (Uguale allo sviluppo di Si).
• L’attuale livello di difetti sui substrati SiC coltivati ​​con il metodo PVT è ancora elevato. Le dislocazioni riducono la tensione di blocco e aumentano la corrente di dispersione dei dispositivi SiC, il che influisce sull'applicazione dei dispositivi SiC.
• I substrati di tipo P sono difficili da preparare mediante PVT. Attualmente i dispositivi SiC sono principalmente dispositivi unipolari. I futuri dispositivi bipolari ad alta tensione richiederanno substrati di tipo p. L'uso del substrato di tipo p può realizzare la crescita dell'epitassiale di tipo N, rispetto alla crescita dell'epitassiale di tipo P sul substrato di tipo N ha una maggiore mobilità del portatore, che può migliorare ulteriormente le prestazioni dei dispositivi SiC.