SiC Tek Kristal Büyüme Teknolojisinin Özetleri

SiC Tek Kristal Büyüme Teknolojisinin Özetleri

1. Giriş

Silikon karbid (SiC) tek kristaller son yıllarda yüksek sıcaklıklarda, aşınmaya dayanıklı,ve yüksek güçlü elektronik cihaz uygulamalarıÇeşitli hazırlama yöntemleri arasında, sublimasyon yöntemi (Fiziksel Buhar Taşıma, PVT) şu anda SiC tek kristallerinin yetiştirilmesi için birincil yöntemdir.Sıvı faz büyümesi ve yüksek sıcaklıklı kimyasal buhar birikimi (CVD) gibiBu makalede SiC tek kristal büyüme yöntemleri, avantajları ve zorlukları hakkında genel bir bakış sunulacak ve RAF yönteminin kusur azaltma için gelişmiş bir teknik olarak tartışılacaktır.

2Sublimasyon yönteminin ilkeleri ve uygulamalar

Normal basınç altında 1:1 Si-C oranına sahip bir stohiyometrik sıvı fazlı SiC bulunmadığından,Silikon tek kristali büyütmek için yaygın olarak kullanılan erime büyüme yöntemi doğrudan SiC kristali üretiminde kullanılamaz.Bu nedenle, süblimasyon yöntemi ana akım seçimi haline geldi. Bu yöntem SiC tozu hammaddesi olarak grafit bir havuzuna yerleştirilmiş ve tohum kristalı olarak bir SiC substratı kullanır.Sıcaklık eğimi, toz tarafında biraz daha yüksek, malzeme taşımasını yönlendirir.

Şekil 1, değiştirilmiş Lely yöntemi kullanılarak SiC tek kristal büyümesinin bir şemasını gösterir. SiC tozu Si2C, SiC2 ve Si gibi moleküler durumlara sublime olur.Grafit havuzu içinde 2000°C'den yüksek sıcaklıklardaBu moleküller daha sonra inert bir atmosferde (genellikle düşük basınçlı argon) tohum kristalinin yüzeyine taşınır.Atomlar tohum kristal yüzeyinde yayılır ve büyüme alanlarına entegre olurlar.N-tip doping sırasında azot eklenebilir.

3Sublimasyon yönteminin avantajları ve zorlukları

Sublimasyon yöntemi şu anda SiC tek kristallerinin hazırlanması için yaygın olarak kullanılmaktadır.SiC kristallerinin büyüme hızı nispeten yavaşKalite yavaş yavaş iyileşirken, kristaller hala çok sayıda çıkış ve diğer kusurları içerir.Sıcaklık eğrisinin ve malzeme taşımacılığının sürekli optimize edilmesi yoluyla, bazı kusurlar etkili bir şekilde kontrol edildi.

4Sıvı fazlı büyüme yöntemi

Sıvı fazlı büyüme yöntemi, SiC'yi bir çözeltinin içinden büyütmeyi içerir.Titanyum ve krom gibi elementler, karbon çözünürlüğünü artırmak için genellikle çözücüye eklenir.Karbon, bir grafit havuzu tarafından temin edilir ve tohum kristalinin yüzeyindeki sıcaklık nispeten daha düşüktür.Sublimasyon yönteminden daha düşükSıvı faz büyümesinin büyüme hızı saatte birkaç yüz mikrometreye ulaşabilir.

Sıvı faz büyüme yönteminin önemli avantajlarından biri, [0001] yönü boyunca uzanan vida çıkışlarının yoğunluğunu önemli ölçüde azaltma yeteneğidir.Bu çıkışlar mevcut SiC kristallerinde yoğun olarak bulunur ve cihazlarda sızıntı akımının önemli bir kaynağıdırSıvı faz büyüme yöntemini kullanarak, bu vida çıkışları dikey yönde bükülür ve yan duvarlardan kristalden süpürülür.SiC kristallerindeki yer değiştirme yoğunluğunu önemli ölçüde düşürür.

Sıvı faz büyümesinin zorlukları, büyüme hızını artırmayı, kristallerin uzunluğunu uzatmayı ve kristallerin yüzey morfolojisini iyileştirmeyi içerir.

5Yüksek sıcaklıklı CVD yöntemi

Yüksek sıcaklıklı CVD yöntemi, SiC tek kristali üretimi için kullanılan başka bir tekniktir. Bu yöntem düşük basınçlı bir hidrojen atmosferinde yürütülür.SiH4 ve C3H8 ile silikon ve karbon kaynak gazları olarak hizmet edenSiC substratını 2000°C'den yüksek sıcaklıklarda tutarak,Kaynak gazlar, sıcak duvarlı parçalanma bölgesinde SiC2 ve Si2C gibi moleküllere ayrılır ve tohum kristal yüzeyine taşınır., tek kristal bir katman oluştururlar.

Yüksek sıcaklıklı CVD yönteminin ana avantajları, yüksek saflıklı ham gazların kullanılmasını ve gaz akış hızını düzenleyerek gaz fazında C/Si oranının kesin kontrolünü içerir.Bu kontrol kristaldeki kusur yoğunluğunu yönetmek için çok önemlidirEk olarak, toplu SiC'deki büyüme hızı saatte 1 mm'yi aştı. Bununla birlikte, bir dezavantaj, büyüme fırınlarında ve egzoz borularında reaksiyon yan ürünlerinin önemli bir şekilde birikmesidir.Bu da bakım zorluğunu arttırır.Dahası, gaz faz reaksiyonları, kristalle kirlilik olarak dahil edilebilen parçacıklar üretir.

Yüksek sıcaklıklı CVD yöntemi, yüksek kaliteli toplu SiC kristallerinin üretimi için önemli potansiyele sahiptir.ve sublimasyon yöntemine kıyasla daha az dislokasyon yoğunluğu.

6RAF Metodu: Kusurları Azaltmak İçin Gelişmiş Bir Teknik

RAF (Repeated A-Face) yöntemi, tohum kristallerini tekrar tekrar keserek SiC kristallerindeki kusurları azaltır.[0001] yönü boyunca yetiştirilen bir kristalden [0001] yönüne dik kesilmiş bir tohum kristalı alınır.Sonra, başka bir tohum kristalı bu yeni büyüme yönüne dik kesilir ve daha fazla SiC tek kristalı yetiştirilir.Değişiklikler yavaş yavaş kristalden temizlenir., Bu da önemli ölçüde daha az kusurlu toplu SiC kristalleri ile sonuçlanır.RAF yöntemiyle üretilen SiC tek kristallerinin dislokasyon yoğunluğunun standart SiC kristallerinden 1 ila 2 büyüklük derecesi daha düşük olduğu bildirilmiştir..

7Sonuç.

SiC tek kristal hazırlama teknolojisi daha hızlı büyüme oranlarına, daha düşük dislokasyon yoğunluğuna ve daha yüksek verimliliğe doğru gelişmektedir.ve yüksek sıcaklıklı CVD yönteminin her birinin avantajları ve zorlukları vardırRAF yöntemi gibi yeni teknolojilerin uygulanmasıyla, SiC kristallerinin kalitesi iyileşmeye devam ediyor.Süreçlerin daha fazla optimize edilmesi ve ekipmanların iyileştirilmesiyle, SiC kristal büyümesindeki teknik engellerin aşılması bekleniyor.

SiC Wafer Üretimi ve Kalitesini Artırmak İçin ZMSH Çözümü

8 inç 200mm 4H-N SiC Wafer İletici Numaralı N-Tipi Araştırma

Silikon karbid levhalar, esas olarak SCHOttky diyotunun, metal oksit yarı iletken alan etkisi transistörünün, birleşim alan etkisi transistörünün, bipolar birleşim transistörünün, tiristörün,kapalı tiristor ve yalıtımlı kapı bipola

Mikroelektronik veya MEMS uygulamaları için, lütfen detaylı özellikler için bizimle iletişime geçin.