Παρουσιάζοντας τη μεταφορά φυσικών ατμών (PVT)

Τα δικά του χαρακτηριστικά του SiC καθορίζουν ότι η μονοκρυσταλλική του ανάπτυξη είναι πιο δύσκολη. Λόγω της απουσίας υγρής φάσης Si:C=1:1 σε ατμοσφαιρική πίεση, η πιο ώριμη διαδικασία ανάπτυξης που υιοθετείται από την κύρια τάση της βιομηχανίας ημιαγωγών δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη της πιο ώριμης μεθόδου ανάπτυξης-μέθοδος ευθείας έλξης, το χωνευτήριο καθόδου μέθοδο και άλλες μεθόδους ανάπτυξης. Μετά από θεωρητικούς υπολογισμούς, μόνο όταν η πίεση είναι μεγαλύτερη από 105 atm και η θερμοκρασία είναι υψηλότερη από 3200 ℃, μπορούμε να πάρουμε τη στοιχειομετρική αναλογία διαλύματος Si:C = 1:1. Η μέθοδος pvt είναι επί του παρόντος μια από τις πιο κλασικές μεθόδους.

Η μέθοδος PVT έχει χαμηλές απαιτήσεις για εξοπλισμό ανάπτυξης, απλή και ελεγχόμενη διαδικασία και η ανάπτυξη της τεχνολογίας είναι σχετικά ώριμη και έχει ήδη βιομηχανοποιηθεί. Η δομή της μεθόδου PVT φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Η ρύθμιση του αξονικού και ακτινικού πεδίου θερμοκρασίας μπορεί να πραγματοποιηθεί ελέγχοντας την εξωτερική συνθήκη διατήρησης θερμότητας του χωνευτηρίου γραφίτη. Η σκόνη SiC τοποθετείται στον πυθμένα του χωνευτηρίου γραφίτη με υψηλότερη θερμοκρασία και ο σπόρος κρύσταλλος SiC στερεώνεται στην κορυφή του χωνευτηρίου γραφίτη με χαμηλότερη θερμοκρασία. Η απόσταση μεταξύ της σκόνης και των κρυστάλλων σπόρων γενικά ελέγχεται να είναι δεκάδες χιλιοστά για να αποφευχθεί η επαφή μεταξύ του αναπτυσσόμενου μονοκρυστάλλου και της σκόνης.

Η διαβάθμιση θερμοκρασίας είναι συνήθως στην περιοχή 15-35°C/cm μεσοδιάστημα. Το αδρανές αέριο σε πίεση 50-5000 Pa συγκρατείται στον κλίβανο για να αυξήσει τη συναγωγή. Η σκόνη SiC θερμαίνεται στους 2000-2500°C με διαφορετικές μεθόδους θέρμανσης (επαγωγική θέρμανση και θέρμανση αντίστασης, ο αντίστοιχος εξοπλισμός είναι επαγωγικός κλίβανος και κλίβανος αντίστασης) και η ακατέργαστη σκόνη εξαχνώνεται και αποσυντίθεται σε συστατικά αέριας φάσης όπως Si, Si2C , SiC2, κ.λπ., τα οποία μεταφέρονται στο άκρο των κρυστάλλων σπόρων με μεταφορά αερίου, και κρύσταλλοι SiC κρυσταλλώνονται στους κρυστάλλους των σπόρων για να επιτευχθεί ανάπτυξη μονού κρυστάλλου. Ο τυπικός ρυθμός ανάπτυξής του είναι 0,1-2 mm/h.

Προς το παρόν, η μέθοδος PVT έχει αναπτυχθεί και ωριμάσει και μπορεί να πραγματοποιήσει τη μαζική παραγωγή εκατοντάδων χιλιάδων τεμαχίων ετησίως και το μέγεθος επεξεργασίας της έχει πραγματοποιηθεί 6 ίντσες και τώρα αναπτύσσεται σε 8 ίντσες, και υπάρχουν επίσης σχετικές εταιρείες που χρησιμοποιούν την υλοποίηση των δειγμάτων τσιπ υποστρώματος 8 ιντσών. Ωστόσο, η μέθοδος PVT εξακολουθεί να έχει τα ακόλουθα προβλήματα:

• Η τεχνολογία προετοιμασίας υποστρώματος SiC μεγάλου μεγέθους είναι ακόμη ανώριμη. Επειδή η μέθοδος PVT μπορεί να είναι μόνο στο διαμήκη μεγάλο πάχος, είναι δύσκολο να πραγματοποιηθεί η εγκάρσια διαστολή. Για να αποκτήσετε μεγαλύτερη διάμετρο οι γκοφρέτες SiC συχνά χρειάζεται να επενδύσουν τεράστια χρηματικά ποσά και προσπάθεια, και με το τρέχον μέγεθος γκοφρέτας SiC συνεχίζει να επεκτείνεται, αυτή η δυσκολία θα αυξηθεί μόνο σταδιακά. (Το ίδιο με την ανάπτυξη του Si).
• Το τρέχον επίπεδο ελαττωμάτων σε υποστρώματα SiC που αναπτύσσονται με τη μέθοδο PVT είναι ακόμα υψηλό. Οι εξαρθρώσεις μειώνουν την τάση μπλοκαρίσματος και αυξάνουν το ρεύμα διαρροής των συσκευών SiC, γεγονός που επηρεάζει την εφαρμογή των συσκευών SiC.
• Τα υποστρώματα τύπου P είναι δύσκολο να παρασκευαστούν με PVT. Επί του παρόντος, οι συσκευές SiC είναι κυρίως μονοπολικές συσκευές. Οι μελλοντικές διπολικές συσκευές υψηλής τάσης θα απαιτούν υποστρώματα τύπου p. Η χρήση του υποστρώματος τύπου p μπορεί να πραγματοποιήσει την ανάπτυξη του επιταξιακού τύπου Ν, σε σύγκριση με την ανάπτυξη του επιταξιακού τύπου Ρ σε υπόστρωμα τύπου Ν έχει υψηλότερη κινητικότητα φορέα, η οποία μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω την απόδοση των συσκευών SiC.