Krystaly SiC připravené metodou PVT

Hlavní metodou přípravy monokrystalů karbidu křemíku je metoda fyzikálního přenosu páry (PVT). Tato metoda sestává především z adutina křemenné trubice, atopné těleso(indukční cívka nebo grafitový ohřívač),izolace z grafitové uhlíkové plstimateriál, agrafitový kelímek, zárodečný krystal karbidu křemíku, prášek karbidu křemíku a vysokoteplotní teploměr. Prášek karbidu křemíku je umístěn ve spodní části grafitového kelímku, zatímco očkovací krystal je upevněn nahoře. Proces růstu krystalů je následující: teplota na dně kelímku se zahříváním (indukce nebo odpor) zvýší na 2100–2400 °C. Prášek karbidu křemíku na dně kelímku se při této vysoké teplotě rozkládá za vzniku plynných látek, jako je Si, Si2C a SiC2. Pod vlivem teplotních a koncentračních gradientů v dutině jsou tyto plynné látky transportovány na povrch očkovacího krystalu s nižší teplotou a postupně kondenzují a nukleují, čímž se nakonec dosáhne růstu krystalu karbidu křemíku.

Klíčové technické body, které je třeba vzít v úvahu při pěstování krystalů karbidu křemíku pomocí fyzikální metody transportu par, jsou následující:

1) Čistota grafitového materiálu uvnitř pole teploty růstu krystalů musí splňovat požadavky. Čistota grafitových částí by měla být menší než 5×10-6 a čistota izolační plsti by měla být menší než 10×10-6. Mezi nimi by čistota prvků B a Al měla být nižší než 0,1 × 10-6, protože tyto dva prvky budou během růstu karbidu křemíku vytvářet volné otvory. Nadměrné množství těchto dvou prvků povede k nestabilním elektrickým vlastnostem karbidu křemíku, což ovlivní výkon zařízení z karbidu křemíku. Současně může přítomnost nečistot vést k defektům krystalů a dislokacím, což v konečném důsledku ovlivňuje kvalitu krystalu.

2) Polarita zárodečných krystalů musí být správně zvolena. Bylo ověřeno, že rovina C(0001) může být použita k růstu krystalů 4H-SiC a rovina Si(0001) se používá k růstu krystalů 6H-SiC.

3) K růstu používejte mimoosé zárodečné krystaly. Optimální úhel mimoosého zárodečného krystalu je 4°, směřující k orientaci krystalu. Zárodečné krystaly mimo osu mohou nejen změnit symetrii růstu krystalů a snížit defekty v krystalu, ale také umožnit krystalu růst podél specifické krystalové orientace, což je výhodné pro přípravu monokrystalických krystalů. Zároveň může učinit růst krystalu jednotnějším, snížit vnitřní napětí a napětí v krystalu a zlepšit kvalitu krystalu.

4) Dobrý proces lepení zárodečných krystalů. Zadní strana zárodečného krystalu se při vysoké teplotě rozkládá a sublimuje. Během růstu krystalu se mohou uvnitř krystalu vytvořit hexagonální dutiny nebo dokonce defekty mikrotrubičky a v závažných případech mohou být generovány velkoplošné polymorfní krystaly. Zadní stranu zárodečného krystalu je proto potřeba předem upravit. Na povrchu Si zárodečného krystalu může být potažena hustá vrstva fotorezistu o tloušťce asi 20 μm. Po vysokoteplotní karbonizaci při asi 600 °C se vytvoří hustá karbonizovaná vrstva filmu. Poté se za vysoké teploty a tlaku spojí s grafitovou deskou nebo grafitovým papírem. Očkovací krystal získaný tímto způsobem může výrazně zlepšit kvalitu krystalizace a účinně inhibovat ablaci zadní strany očkovacího krystalu.

5) Udržujte stabilitu rozhraní růstu krystalů během cyklu růstu krystalů. Jak se tloušťka krystalů karbidu křemíku postupně zvyšuje, rozhraní růstu krystalů se postupně posouvá směrem k hornímu povrchu prášku karbidu křemíku na dně kelímku. To způsobuje změny v růstovém prostředí na rozhraní růstu krystalů, což vede ke kolísání parametrů, jako je tepelné pole a poměr uhlík-křemík. Současně snižuje rychlost transportu atmosférického materiálu a zpomaluje rychlost růstu krystalu, což představuje riziko pro kontinuální a stabilní růst krystalu. Tyto problémy lze do určité míry zmírnit optimalizací struktury a metod řízení. Přidání mechanismu pohybu kelímku a ovládání kelímku tak, aby se pomalu pohyboval nahoru podél axiálního směru rychlostí růstu krystalů, může zajistit stabilitu prostředí růstu na rozhraní růstu krystalů a udržovat stabilní axiální a radiální teplotní gradient.

Semicorex nabízí vysokou kvalitugrafitové komponentypro růst krystalů SiC. Pokud máte nějaké dotazy nebo potřebujete další podrobnosti, neváhejte nás kontaktovat.

Kontaktní telefon +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com