SiC-technologie voor de groei van enkelkristallen

SiC-technologie voor de groei van enkelkristallen

Onder normale druk is er geen vloeibare fase SiC met een stochiometrische verhouding van Si

gelijk aan 1:1Daarom kan de methode waarbij smelt als grondstof wordt gebruikt, die gewoonlijk wordt gebruikt voor de groei van siliciumkristallen, niet worden toegepast op de groei van SiC-kristallen in bulk.Fysieke stoomvervoer) wordt gebruikt.In dit proces wordt SiC-poeder als grondstof gebruikt en in een grafietkruik geplaatst met een SiC-substraat als zaadkristal.en een temperatuurgradiënt wordt vastgesteld waarbij de SiC-poederzijde iets warmer isDe totale temperatuur wordt vervolgens gehandhaafd tussen 2000°C en 2500°C. De sublimatiemethode waarbij SiC-zaadkristallen worden gebruikt, wordt nu aangeduid als de gewijzigde Lely-methode.die veel wordt gebruikt voor de productie van SiC-substraten.

Figuur 1 toont een schematisch diagram van de groei van SiC-kristallen met behulp van de gemodificeerde Lely-methode.,De toegevoerde atomen bewegen zich over het oppervlak van het zaadkristal en worden opgenomen in de posities waar het kristal zich vormt,Daardoor groeien de grote hoeveelheden SiC-single kristallenEen inerte atmosfeer, meestal argon onder lage druk, wordt gebruikt en bij n-type doping wordt stikstof ingevoerd.

De sublimatiemethode wordt momenteel veel gebruikt voor de bereiding van SiC-eenkristallen.in vergelijking met de methode waarbij gesmolten vloeistof als grondstof wordt gebruikt voor de groei van Si-eenkristallenHoewel de kwaliteit geleidelijk verbetert, bevatten de kristallen nog steeds veel verplaatsingen en andere problemen.

Naast de sublimatiemethode,Er zijn ook pogingen gedaan om grote hoeveelheden SiC-enkelkristallen te bereiden met behulp van methoden zoals groei in vloeibare fase door middel van een oplossing of chemische dampdepositie bij hoge temperatuur (CVD)Figuur 2 toont een schematisch schema van de groeimethode in vloeibare fase voor SiC-eenkristallen.

Ten eerste is de oplosbaarheid van koolstof in een siliciumoplosmiddel bij de groeimethode in vloeibare fase zeer laag.elementen zoals Ti en Cr worden toegevoegd aan het oplosmiddel om de oplosbaarheid van koolstof te verhogenDe koolstof wordt door een grafietkruik geleverd, en het SiC-eenkristal groeit op het oppervlak van het zaadkristal bij een iets lagere temperatuur.De groeitemperatuur wordt doorgaans tussen 1500°C en 2000°C ingesteldHet is gemeld dat de groeisnelheid enkele honderden micrometers per uur kan bereiken.

Het voordeel van de vloeibare-fase groeimethode voor SiC is dat bij het groeien van kristallen in de [0001] richting, dislocaties die zich uitstrekken in de [0001] richting verticaal kunnen worden gebogen,Ze vegen ze uit het kristal door de zijwanden.De schroef dislocaties die zich uitstrekken langs de [0001] richting zijn dicht aanwezig in de bestaande SiC kristallen en zijn een bron van lekkage stroom in apparatenDe dichtheid van de schroefdislocaties wordt aanzienlijk verminderd in SiC­kristallen die met behulp van de groeimethode van de vloeibare fase zijn bereid.

Uitdagingen bij oplossinggroei zijn onder meer het verhogen van de groeisnelheid, het verlengen van de lengte van de gegroeide kristallen en het verbeteren van de oppervlaktemorfologie van de kristallen.

Bij hoge temperatuur chemische dampdepositie (CVD) van SiC-eenkristallen waarbij SiH4 als siliciumbron en C3H8 als koolstofbron worden gebruikt in een waterstofatmosfeer onder lage druk,met groei op het oppervlak van een SiC-substraat dat bij hoge temperatuur (meestal boven 2000°C) wordt onderhoudenDe ruwe gassen die in de groeikoepel worden ingevoerd, ontbinden in moleculen zoals SiC2 en Si2C in de ontbindingszone met een warm wand en deze worden naar het oppervlak van het zaadkristal vervoerd.waar enkelkristallig SiC wordt geteeld.

De voordelen van de CVD-methode bij hoge temperatuur zijn onder meer de mogelijkheid om ruwgassen van hoge zuiverheid te gebruiken en door de gasstroom te regelen, kan de C/Si-verhouding in de gasfase nauwkeurig worden gecontroleerd,wat een belangrijke groeiparameters die defect dichtheid beïnvloedenBij de massale groei van SiC kan een relatief snelle groeisnelheid van meer dan 1 mm/u worden bereikt.de nadelen van de CVD-methode bij hoge temperatuur zijn onder meer de aanzienlijke accumulatie van reactiebijproducten in de groeioond en de uitlaatbuizenBovendien veroorzaken gasfasereacties deeltjes in de gasstroom die verontreinigingen in het kristal kunnen worden.

De CVD-methode bij hoge temperatuur heeft een groot potentieel als methode voor de productie van hoogwaardige SiC-kristallen in bulk.hogere productiviteit, en een lagere verplaatsingsdichtheid in vergelijking met de sublimatiemethode.

Bovendien wordt de RAF-methode (Repeated A-Face) gerapporteerd als een sublimatietechniek die bulk SiC-kristallen met minder defecten produceert.een zaadkristal dat loodrecht gesneden is op de richting [0001], wordt genomen van een kristal dat langs de richting [0001] is gekweektAls je een nieuwe zaadkristal in de nieuwe groeirichting snijdt, worden er nog meer SiC-kristallen geteeld.Verwijderingen worden weggevaagd uit het kristal, wat resulteert in grote hoeveelheden SiC-kristallen met minder defecten.De dislocatie-dichtheid van SiC-kristallen die met de RAF-methode zijn bereid, wordt gerapporteerd als 1 tot 2 graden lager dan die van standaard SiC-kristallen..

ZMSH-oplossing voor SiC-wafers

2 inch 4 inch 6 inch 8 inch Silicon Carbide Wafer Sic Wafers Dummy Research Prime Grade

Een SiC-wafer is een halfgeleidermateriaal met uitstekende elektrische en thermische eigenschappen.Naast de hoge thermische weerstandHet heeft ook een zeer hoge hardheid.