Cristale de SiC preparate prin metoda PVT

Metoda principală pentru prepararea monocristalelor de carbură de siliciu este metoda transportului fizic al vaporilor (PVT). Această metodă constă în principal din acavitatea tubului de cuarț, aelement de încălzire(bobină de inducție sau încălzitor din grafit),izolație din pâslă de carbon grafit, acreuzet de grafit, un cristal semințe de carbură de siliciu, pulbere de carbură de siliciu și un termometru de temperatură înaltă. Pulberea de carbură de siliciu este situată în partea de jos a creuzetului de grafit, în timp ce cristalul de semințe este fixat în partea de sus. Procesul de creștere a cristalului este următorul: temperatura din fundul creuzetului este ridicată la 2100–2400 °C prin încălzire (inducție sau rezistență). Pulberea de carbură de siliciu din partea inferioară a creuzetului se descompune la această temperatură ridicată, producând substanțe gazoase precum Si, Si₂C și SiC₂. Sub influența gradienților de temperatură și concentrație din interiorul cavității, aceste substanțe gazoase sunt transportate la suprafața cu temperatură inferioară a cristalului sămânță și se condensează și se nucleează treptat, realizând în cele din urmă creșterea cristalului de carbură de siliciu.

Punctele tehnice cheie de reținut atunci când se cultivă cristale de carbură de siliciu folosind metoda de transport fizic al vaporilor sunt următoarele:

1) Puritatea materialului de grafit din interiorul câmpului de temperatură de creștere a cristalului trebuie să îndeplinească cerințele. Puritatea pieselor din grafit trebuie să fie mai mică de 5×10-6, iar cea a pâslei de izolație să fie mai mică de 10×10-6. Printre acestea, puritatea elementelor B și Al ar trebui să fie sub 0,1 × 10-6, deoarece aceste două elemente vor genera găuri libere în timpul creșterii carburii de siliciu. Cantitățile excesive din aceste două elemente vor duce la proprietăți electrice instabile ale carburii de siliciu, afectând performanța dispozitivelor cu carbură de siliciu. În același timp, prezența impurităților poate duce la defecte și dislocări ale cristalului, afectând în cele din urmă calitatea cristalului.

2) Polaritatea cristalului de sămânță trebuie selectată corect. S-a verificat că planul C(0001) poate fi utilizat pentru creșterea cristalelor de 4H-SiC, iar planul Si(0001) este utilizat pentru creșterea cristalelor de 6H-SiC.

3) Folosiți cristale de semințe în afara axei pentru creștere. Unghiul optim al cristalului de însămânțare în afara axei este de 4°, îndreptat spre orientarea cristalului. Cristalele de sămânță în afara axei nu numai că pot schimba simetria creșterii cristalului și pot reduce defectele cristalului, ci și permit ca cristalul să crească de-a lungul unei orientări specifice a cristalului, ceea ce este benefic pentru prepararea cristalelor monocristaline. În același timp, poate uniformiza creșterea cristalului, poate reduce stresul intern și tensiunea în cristal și poate îmbunătăți calitatea cristalului.

4) Proces bun de legare a cristalelor de semințe. Partea din spate a cristalului de sămânță se descompune și se sublimează la temperatură ridicată. În timpul creșterii cristalului, în interiorul cristalului se pot forma goluri hexagonale sau chiar defecte ale microtuburilor și, în cazuri severe, pot fi generate cristale polimorfe de suprafață mare. Prin urmare, partea din spate a cristalului de sămânță trebuie tratată în prealabil. Un strat dens de fotorezist cu o grosime de aproximativ 20 μm poate fi acoperit pe suprafața de Si a cristalului sămânță. După carbonizare la temperatură ridicată la aproximativ 600 °C, se formează un strat dens de film carbonizat. Apoi, este lipit de o placă de grafit sau hârtie de grafit la temperatură și presiune ridicată. Cristalul sămânță obținut în acest mod poate îmbunătăți foarte mult calitatea cristalizării și poate inhiba eficient ablația părții din spate a cristalului sămânță.

5) Menține stabilitatea interfeței de creștere a cristalelor în timpul ciclului de creștere a cristalelor. Pe măsură ce grosimea cristalelor de carbură de siliciu crește treptat, interfața de creștere a cristalelor se deplasează treptat către suprafața superioară a pulberii de carbură de siliciu din partea inferioară a creuzetului. Acest lucru determină schimbări în mediul de creștere la interfața de creștere a cristalelor, ducând la fluctuații ale parametrilor precum câmpul termic și raportul carbon-siliciu. Simultan, reduce viteza de transport al materialului atmosferic și încetinește viteza de creștere a cristalului, prezentând un risc pentru creșterea continuă și stabilă a cristalului. Aceste probleme pot fi atenuate într-o oarecare măsură prin optimizarea structurii și a metodelor de control. Adăugarea unui mecanism de mișcare a creuzetului și controlul creuzetului să se miște lent în sus de-a lungul direcției axiale la rata de creștere a cristalului poate asigura stabilitatea mediului de creștere a interfeței de creștere a cristalelor și poate menține un gradient de temperatură axial și radial stabil.

Semicorex oferă calitate înaltăcomponente din grafitPunctele tehnice cheie de reținut atunci când se cultivă cristale de carbură de siliciu folosind metoda de transport fizic al vaporilor sunt următoarele:

produse cu membrane ceramice

E-mail: sales@semicorex.com