Kryštály SiC pripravené metódou PVT

Hlavnou metódou prípravy monokryštálov karbidu kremíka je metóda fyzického transportu pár (PVT). Táto metóda pozostáva hlavne z adutina kremennej trubice, avykurovacie teleso(indukčná cievka alebo grafitový ohrievač),izolácia z grafitovej uhlíkovej plstimateriál, agrafitový téglik, zárodočný kryštál karbidu kremíka, prášok karbidu kremíka a vysokoteplotný teplomer. Prášok karbidu kremíka sa nachádza na dne grafitového téglika, zatiaľ čo zárodočný kryštál je upevnený na vrchu. Proces rastu kryštálov je nasledujúci: teplota na dne téglika sa zahrievaním (indukciou alebo odporom) zvýši na 2100–2400 °C. Prášok karbidu kremíka na dne téglika sa pri tejto vysokej teplote rozkladá, pričom vznikajú plynné látky ako Si, Si2C a SiC2. Vplyvom teplotných a koncentračných gradientov v dutine sú tieto plynné látky transportované na nízkoteplotný povrch zárodočného kryštálu a postupne kondenzujú a nukleujú, čím sa nakoniec dosiahne rast kryštálu karbidu kremíka.

Kľúčové technické body, ktoré treba poznamenať pri pestovaní kryštálov karbidu kremíka pomocou metódy fyzického transportu pár, sú nasledovné:

1) Čistota grafitového materiálu vo vnútri teplotného poľa rastu kryštálov musí spĺňať požiadavky. Čistota grafitových častí by mala byť menšia ako 5×10-6 a čistota izolačnej plsti by mala byť menšia ako 10×10-6. Medzi nimi by mala byť čistota prvkov B a Al nižšia ako 0,1 x 10-6, pretože tieto dva prvky budú počas rastu karbidu kremíka vytvárať voľné otvory. Nadmerné množstvo týchto dvoch prvkov povedie k nestabilným elektrickým vlastnostiam karbidu kremíka, čo ovplyvní výkon zariadení z karbidu kremíka. Prítomnosť nečistôt môže zároveň viesť k defektom a dislokáciám kryštálov, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje kvalitu kryštálu.

2) Polarita zárodočného kryštálu musí byť správne zvolená. Bolo overené, že rovina C(0001) sa môže použiť na pestovanie kryštálov 4H-SiC a rovina Si(0001) sa používa na pestovanie kryštálov 6H-SiC.

3) Na rast použite kryštály mimo osi. Optimálny uhol mimoosového zárodočného kryštálu je 4°, smerujúci k orientácii kryštálu. Zárodočné kryštály mimo osi môžu nielen zmeniť symetriu rastu kryštálov a znížiť defekty v kryštáli, ale tiež umožňujú kryštálu rásť pozdĺž špecifickej orientácie kryštálu, čo je výhodné na prípravu monokryštálových kryštálov. Zároveň môže dosiahnuť rovnomernejší rast kryštálov, znížiť vnútorné napätie a napätie v kryštáli a zlepšiť kvalitu kryštálu.

4) Dobrý proces spájania očkovacích kryštálov. Zadná strana zárodočného kryštálu sa rozkladá a sublimuje pri vysokej teplote. Počas rastu kryštálov sa vo vnútri kryštálu môžu vytvárať hexagonálne dutiny alebo dokonca defekty mikrotrubičiek a v závažných prípadoch sa môžu vytvárať veľkoplošné polymorfné kryštály. Preto je potrebné predošetriť zadnú stranu zárodočného kryštálu. Hustá vrstva fotorezistu s hrúbkou asi 20 μm môže byť potiahnutá na povrchu Si zárodočného kryštálu. Po vysokoteplotnej karbonizácii pri asi 600 °C sa vytvorí hustá karbonizovaná vrstva filmu. Potom sa pri vysokej teplote a tlaku prilepí na grafitovú platňu alebo grafitový papier. Očkovací kryštál získaný týmto spôsobom môže výrazne zlepšiť kvalitu kryštalizácie a účinne inhibovať abláciu zadnej strany očkovacieho kryštálu.

5) Udržujte stabilitu rozhrania rastu kryštálov počas cyklu rastu kryštálov. Ako sa hrúbka kryštálov karbidu kremíka postupne zvyšuje, rastové rozhranie kryštálov sa postupne pohybuje smerom k hornému povrchu prášku karbidu kremíka na dne téglika. To spôsobuje zmeny v rastovom prostredí na rastovom rozhraní kryštálov, čo vedie k výkyvom parametrov, ako je tepelné pole a pomer uhlík-kremík. Súčasne znižuje rýchlosť transportu atmosférického materiálu a spomaľuje rýchlosť rastu kryštálov, čo predstavuje riziko pre kontinuálny a stabilný rast kryštálu. Tieto problémy možno do určitej miery zmierniť optimalizáciou štruktúry a metód riadenia. Pridanie mechanizmu pohybu téglika a ovládanie téglika tak, aby sa pomaly pohyboval nahor pozdĺž axiálneho smeru rýchlosťou rastu kryštálov, môže zabezpečiť stabilitu prostredia rastu rozhrania rastu kryštálov a udržať stabilný axiálny a radiálny teplotný gradient.

Semicorex ponúka vysokú kvalitugrafitové komponentypre rast kryštálov SiC. Ak máte akékoľvek otázky alebo potrebujete ďalšie podrobnosti, neváhajte nás kontaktovať.

Kontaktné telefónne číslo +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com