Procédé et équipement de croissance de cristaux de carbure de silicium

1. Voie technologique de croissance des cristaux de SiC

PVT (méthode de sublimation),

HTCVD (CVD à haute température),

LPE(méthode en phase liquide)

sont trois communescristal de SiCméthodes de croissance;

La méthode la plus reconnue dans l’industrie est la méthode PVT, et plus de 95 % des monocristaux de SiC sont cultivés par la méthode PVT ;

Industrialisécristal de SiCLe four de croissance utilise la technologie PVT la plus répandue dans l'industrie.

2. Processus de croissance des cristaux de SiC

Synthèse de poudres - Traitement des germes cristallins - Croissance cristalline - Recuit des lingots -tranchetraitement.

3. Méthode PVT pour se développercristaux de SiC

La matière première SiC est placée au fond du creuset en graphite, et le germe cristallin en haut. Grâce à l'ajustement de l'isolation, la température de la matière première SiC est plus élevée et celle du germe cristallin plus basse. À haute température, le SiC se sublime et se décompose en substances en phase gazeuse, qui sont transportées vers le germe cristallin à basse température et cristallisent pour former des cristaux de SiC. Le processus de croissance comprend trois étapes : décomposition et sublimation de la matière première, transfert de masse et cristallisation sur germe cristallin.

Décomposition et sublimation des matières premières :

SiC(S)= Si(g)+C(S)

2SiC(S)= Si(g)+ SiC2(g)

2SiC(S)=C(S)+SiC2(g)

Lors du transfert de masse, la vapeur de Si réagit davantage avec la paroi du creuset en graphite pour former SiC2 et Si2C :

Si(g)+2C(S) =SiC2(g)

2Si(g) + C(S)=Si2C(g)

À la surface du cristal germe, les trois phases gazeuses se développent selon les deux formules suivantes pour générer des cristaux de carbure de silicium :

SiC2_(g)+Si2C_(g)=3SiC_(s)

Si_(g)+SiC2_(g)=2SiC_(S)

4. Méthode PVT pour la croissance des cristaux de SiC, itinéraire technologique de l'équipement de croissance

À l’heure actuelle, le chauffage par induction est une voie technologique courante pour les fours de croissance de cristaux de SiC selon la méthode PVT ;

Le chauffage par induction externe de bobine et le chauffage par résistance au graphite sont les directions de développement decristal de SiCfours de croissance.

Four de croissance par chauffage par induction SiC de 5,8 pouces

(1) Chauffage ducreuset en graphite élément chauffantpar induction de champ magnétique ; régulation du champ de température en ajustant la puissance de chauffage, la position de la bobine et la structure d'isolation ;

(2) Chauffage du creuset en graphite par chauffage par résistance en graphite et conduction par rayonnement thermique ; contrôle du champ de température en ajustant le courant du réchauffeur en graphite, la structure du réchauffeur et le contrôle du courant de zone ;