معرفی انتقال بخار فیزیکی (PVT)

ویژگی های خود SiC تعیین می کند که رشد تک بلوری آن دشوارتر است. به دلیل عدم وجود فاز مایع Si:C=1:1 در فشار اتمسفر، فرآیند رشد بالغ‌تر که توسط جریان اصلی صنعت نیمه‌رسانا اتخاذ شده است، نمی‌تواند برای رشد روش رشد بالغ‌تر - روش کشیدن مستقیم، بوته نزولی استفاده شود. روش و روش های دیگر برای رشد. پس از محاسبات نظری، تنها زمانی که فشار بیشتر از 105 اتمسفر و دمای بالاتر از 3200 ℃ باشد، می توانیم نسبت استوکیومتری Si:C = 1:1 را بدست آوریم. روش pvt در حال حاضر یکی از رایج ترین روش ها است.

روش PVT نیازهای کمی برای تجهیزات رشد، فرآیند ساده و قابل کنترل دارد و توسعه فناوری نسبتاً بالغ است و قبلاً صنعتی شده است. ساختار روش PVT در شکل زیر نشان داده شده است.

تنظیم میدان دمای محوری و شعاعی را می توان با کنترل شرایط حفظ حرارت خارجی بوته گرافیتی محقق کرد. پودر SiC در پایین بوته گرافیتی با دمای بالاتر قرار می گیرد و کریستال دانه SiC در بالای بوته گرافیتی با دمای پایین تر ثابت می شود. فاصله بین پودر و کریستال های دانه معمولاً ده ها میلی متر کنترل می شود تا از تماس بین تک کریستال در حال رشد و پودر جلوگیری شود.

گرادیان دما معمولاً در محدوده 15-35 درجه سانتی گراد بر سانتی متر فاصله است. گاز بی اثر در فشار 50-5000 Pa برای افزایش همرفت در کوره نگه داشته می شود. پودر SiC تا دمای 2000 تا 2500 درجه سانتیگراد با روش های مختلف گرمایش (گرمایش القایی و حرارت مقاومتی، تجهیزات مربوطه کوره القایی و کوره مقاومتی است) گرم می شود و پودر خام تصعید شده و به اجزای فاز گاز مانند Si, Si2C تجزیه می شود. ، SiC2 و غیره که با همرفت گاز به انتهای کریستال بذر منتقل می شوند و کریستال های SiC بر روی بلورهای دانه متبلور می شوند تا رشد تک بلوری حاصل شود. سرعت رشد معمولی آن 0.1-2 میلی متر در ساعت است.

در حال حاضر روش PVT توسعه یافته و بالغ شده است و می تواند تولید انبوه صدها هزار قطعه در سال را تحقق بخشد و اندازه پردازش آن 6 اینچ محقق شده است و اکنون تا 8 اینچ در حال توسعه است و همچنین موارد مرتبط وجود دارد. شرکت هایی که از نمونه های تراشه بستر 8 اینچی استفاده می کنند. با این حال، روش PVT هنوز مشکلات زیر را دارد:

• فناوری آماده سازی بستر SiC با اندازه بزرگ هنوز نابالغ است. از آنجا که روش PVT فقط می تواند در ضخامت طولانی طولی باشد، درک انبساط عرضی دشوار است. برای به دست آوردن ویفرهای SiC با قطر بیشتر، اغلب نیاز به سرمایه گذاری هنگفتی پول و تلاش دارند، و با گسترش اندازه ویفر SiC فعلی، این مشکل تنها به تدریج افزایش می یابد. (همانند توسعه Si).
• سطح فعلی عیوب در بسترهای SiC رشد یافته با روش PVT هنوز بالاست. نابجایی ها ولتاژ مسدود کننده را کاهش می دهند و جریان نشتی دستگاه های SiC را افزایش می دهند که بر کاربرد دستگاه های SiC تأثیر می گذارد.
• تهیه بسترهای نوع P توسط PVT دشوار است. در حال حاضر دستگاه های SiC عمدتا دستگاه های تک قطبی هستند. دستگاه های دوقطبی با ولتاژ بالا در آینده به بسترهای نوع p نیاز دارند. استفاده از بستر نوع p می تواند رشد همپایی نوع N را محقق کند، در مقایسه با رشد همپایی نوع P بر روی بستر نوع N، تحرک حامل بالاتری دارد که می تواند عملکرد دستگاه های SiC را بیشتر بهبود بخشد.