Обзор технологии выращивания SiC с одним кристаллом

Обзор технологии выращивания SiC с одним кристаллом

1Введение.

Однокристаллы карбида кремния (SiC) в последние годы привлекли широкое внимание из-за их превосходных характеристик в условиях высокой температуры, износостойкости,и высокопроизводительных электронных устройствСреди различных методов приготовления метод сублимации (Physical Vapor Transport, PVT) в настоящее время является основным методом выращивания одиночных кристаллов SiC, хотя другие потенциальные методы выращивания,такие как рост жидкой фазы и высокотемпературное химическое отложение паров (CVD)В этой статье будет представлен обзор методов выращивания однокристаллического SiC, их преимуществ и проблем, а также обсужден метод RAF как передовой метод устранения дефектов.

2Принципы и применение метода сублимации

Поскольку при нормальном давлении не существует стехиометрического жидкофазного SiC с соотношением Si-C 1:1,метод роста плавления, обычно используемый для роста кремниевых однокристаллов, не может быть непосредственно применен к массовому производству кристаллов SiC.Таким образом, метод сублимации стал основным выбором. Этот метод использует порошок SiC в качестве сырья, помещенный в графитный кристалл, и субстрат SiC в качестве кристалла семян.Градиент температуры, немного выше на стороне порошка, движет транспортировкой материала.

На рисунке 1 показана схема роста однокристаллического SiC с использованием модифицированного метода Lely.при температурах выше 2000°C внутри графитового тигеляЭти молекулы затем транспортируются на поверхность кристалла семена в инертной атмосфере (обычно аргон низкого давления).Атомы диффундируют по поверхности кристаллов семян и включаются в места ростаВо время n-типового допинга может быть введен азот.

3Преимущества и проблемы метода сублимации

Метод сублимации в настоящее время широко используется для приготовления однокристаллов SiC. Однако по сравнению с методом роста плавления для однокристаллов кремнияскорость роста кристаллов SiC относительно медленнаяХотя качество постепенно улучшается, кристаллы по-прежнему содержат большое количество вывихов и других дефектов.Благодаря постоянной оптимизации температурного градиента и транспортировки материалов, некоторые дефекты были эффективно устранены.

4Метод роста в жидкой фазе

Метод роста в жидкой фазе включает выращивание SiC через раствор.Такие элементы, как титан и хром, обычно добавляются в растворитель для повышения растворимости углеродаУглерод поступает из графитового тигреня, а температура на поверхности кристалла семена относительно ниже.ниже, чем при методе сублимацииСкорость роста жидкости может достигать нескольких сотен микрометров в час.

Одним из основных преимуществ метода роста жидкой фазы является его способность значительно уменьшить плотность вывихных вывих, простирающихся вдоль направления [0001].Эти вывихы густо присутствуют в существующих кристаллах SiC и являются ключевым источником утечки тока в устройствахИспользуя метод роста жидкой фазы, эти винтовые вывихы изгибаются в вертикальном направлении и выметываются из кристалла через боковые стены,значительно снижает плотность дислокации в кристаллах SiC.

Проблемы роста жидкой фазы включают увеличение скорости роста, увеличение длины кристаллов и улучшение морфологии поверхности кристаллов.

5Высокотемпературный метод СВД

Метод высокотемпературного CVD - еще один метод, используемый для производства однокристаллического SiC. Этот метод проводится в атмосфере водорода под низким давлением,с SiH4 и C3H8 в качестве кремния и углерода, соответственно. Поддерживая SiC субстрат при температуре выше 2000°C,Газы-источники распадаются на молекулы, такие как SiC2 и Si2C, в зоне разложения на горячей стенке и транспортируются на поверхность кристаллов семян., где они образуют однокристаллический слой.

Основные преимущества высокотемпературного метода CVD включают использование высокочистых сырых газов и точное управление соотношением C/Si в газовой фазе путем регулирования скорости потока газа.Этот контроль имеет решающее значение для управления плотностью дефекта в кристаллеКроме того, скорость роста крупного SiC может превышать 1 мм в час. Однако одним из недостатков является значительное накопление побочных продуктов реакции в печи роста и выхлопных труб,что увеличивает сложность обслуживанияКроме того, газофазные реакции создают частицы, которые могут быть включены в кристалл в виде примеси.

Высокотемпературный метод CVD обладает значительным потенциалом для производства высококачественных сыпучих кристаллов SiC.и уменьшенная плотность дислокации по сравнению с методом сублимации.

6Метод RAF: передовая техника для уменьшения дефектов

Метод RAF (Repeated A-Face) уменьшает дефекты в кристаллах SiC путем неоднократного разрезания кристаллов семян.кристалл семян, разрезанный перпендикулярно направлению [0001], взят из кристалла, выращенного в направлении [0001]Затем другой кристалл семена разрезают перпендикулярно этому новому направлению роста, и выращиваются дальнейшие кристаллы SiC. Повторив этот цикл, мы получаем более высокую концентрацию SiC, и мы получаем более высокую концентрацию SiC.вывихы постепенно стереть из кристалла, что приводит к массовым кристаллам SiC с значительно меньшим количеством дефектов.Сообщалось, что плотность дислокации одиночных кристаллов SiC, полученных методом RAF, на 1-2 порядка меньше, чем у стандартных кристаллов SiC..

7Заключение.

Технология подготовки однокристаллического SiC развивается в направлении более быстрых темпов роста, уменьшенной плотности дислокации и более высокой производительности.и высокотемпературный метод CVD каждый имеет свои преимущества и проблемыС применением новых технологий, таких как метод RAF, качество кристаллов SiC продолжает улучшаться.с дальнейшей оптимизацией процессов и улучшением оборудованияОжидается, что технические узкие места в развитии кристаллов SiC будут преодолены.

Решение ZMSH для улучшения производства и качества SiC-вафры

8 дюймовые 200 мм 4H-N SiC Wafer Проводящие фиктивные классы N-типа исследования

Кремниевый карбид используется в основном в производстве диодов SCHOttky, полупроводниковых транзисторов с эффектом поля оксида металла, транзисторов с эффектом поля соединения, биполярных транзисторов соединения, тиристоров,отключенный тиристор и изолированная двери биполя

Для микроэлектроники или MEMS, пожалуйста, свяжитесь с нами для подробных спецификаций.