Przedstawiamy fizyczny transport pary (PVT)

Własne cechy SiC decydują o tym, że wzrost jego monokryształów jest trudniejszy. Ze względu na brak fazy ciekłej Si:C=1:1 pod ciśnieniem atmosferycznym, bardziej dojrzały proces wzrostu przyjęty przez główny nurt przemysłu półprzewodników nie może być wykorzystany do uprawy bardziej dojrzałą metodą wzrostu – metodą prostego ciągnięcia, tyglem opadającym Metoda i inne metody wzrostu. Po obliczeniach teoretycznych, dopiero przy ciśnieniu większym niż 105 atm i temperaturze wyższej niż 3200℃, możemy otrzymać stosunek stechiometryczny roztworu Si:C = 1:1. Metoda pvt jest obecnie jedną z bardziej popularnych metod.

Metoda PVT ma niskie wymagania dotyczące sprzętu hodowlanego, jest prosta i kontrolowana, a rozwój technologii jest stosunkowo zaawansowany i został już uprzemysłowiony. Strukturę metody PVT pokazano na poniższym rysunku.

Regulację osiowego i promieniowego pola temperatury można zrealizować poprzez kontrolowanie zewnętrznych warunków zachowania ciepła tygla grafitowego. Proszek SiC umieszcza się na dnie tygla grafitowego w wyższej temperaturze, a kryształ zaszczepiający SiC mocuje się na górze tygla grafitowego w niższej temperaturze. Odległość pomiędzy proszkiem a kryształami zaszczepiającymi jest na ogół kontrolowana na dziesiątki milimetrów, aby uniknąć kontaktu rosnącego monokryształu z proszkiem.

Gradient temperatury mieści się zwykle w przedziale 15-35°C/cm. Gaz obojętny pod ciśnieniem 50-5000 Pa jest zatrzymywany w piecu w celu zwiększenia konwekcji. Proszek SiC jest podgrzewany do temperatury 2000-2500°C różnymi metodami ogrzewania (ogrzewanie indukcyjne i ogrzewanie oporowe, odpowiednim sprzętem jest piec indukcyjny i piec oporowy), a surowy proszek sublimuje i rozkłada się na składniki w fazie gazowej, takie jak Si, Si2C , SiC2 itp., które są transportowane do końca kryształów zaszczepiających za pomocą konwekcji gazowej, a kryształy SiC są krystalizowane na kryształach zaszczepiających w celu uzyskania wzrostu monokryształów. Jego typowe tempo wzrostu wynosi 0,1-2 mm/h.

Obecnie metoda PVT została opracowana i dojrzała i może realizować masową produkcję setek tysięcy sztuk rocznie, a jej rozmiar przetwarzania został zrealizowany 6 cali, a obecnie rozwija się do 8 cali, a istnieją również powiązane firm korzystających z realizacji 8-calowych próbek chipów podłoża. Jednak metoda PVT nadal stwarza następujące problemy:

• Technologia przygotowania podłoża SiC o dużych rozmiarach jest wciąż niedojrzała. Ponieważ metoda PVT może dotyczyć tylko podłużnej grubości, trudno jest zrealizować rozszerzanie poprzeczne. Aby uzyskać płytki SiC o większej średnicy, często trzeba zainwestować ogromne ilości pieniędzy i wysiłku, a przy obecnym rozmiarze płytek SiC, trudność ta będzie stopniowo rosła. (Tak samo jak rozwój Si).
• Obecny poziom defektów na podłożach SiC hodowanych metodą PVT jest nadal wysoki. Dyslokacje zmniejszają napięcie blokujące i zwiększają prąd upływowy urządzeń SiC, co wpływa na zastosowanie urządzeń SiC.
• Podłoża typu P są trudne do przygotowania metodą PVT. Obecnie urządzenia SiC to głównie urządzenia jednobiegunowe. Przyszłe urządzenia bipolarne wysokiego napięcia będą wymagały substratów typu p. Zastosowanie podłoża typu p może zapewnić wzrost epitaksjalny typu N, w porównaniu ze wzrostem epitaksjalnym typu P na podłożu typu N, które ma wyższą ruchliwość nośnika, co może dodatkowo poprawić wydajność urządzeń SiC.