Silicio karbido kristalų auginimo procesas ir įrangos technologija

1. SiC kristalų augimo technologijos kelias

PVT (sublimacijos metodas),

Aukštos temperatūros CVD (HTCVD),

LPE(skystosios fazės metodas)

yra trys dažniSiC kristalasaugimo metodai;

Pramonėje labiausiai pripažintas metodas yra PVT metodas, ir daugiau nei 95 % SiC monokristalų yra auginami PVT metodu;

IndustrializuotaSiC kristalasAugimo krosnis naudoja pagrindinę pramonės PVT technologijos trasą.

2. SiC kristalų augimo procesas

Miltelių sintezė – sėklų kristalų apdorojimas – kristalų augimas – luitų atkaitinimasvaflisapdorojimas.

3. PVT metodas augimuiSiC kristalai

SiC žaliava dedama grafito tiglio apačioje, o SiC užsėjimo kristalas – grafito tiglio viršuje. Reguliuojant izoliaciją, SiC žaliavos temperatūra yra aukštesnė, o užsėjimo kristalo – žemesnė. Aukštoje temperatūroje SiC žaliava sublimuojasi ir skyla į dujinės fazės medžiagas, kurios pernešamos į užsėjimo kristalą žemesnėje temperatūroje ir kristalizuojasi, sudarydamos SiC kristalus. Pagrindinis augimo procesas apima tris procesus: žaliavų skaidymą ir sublimaciją, masės perdavimą ir kristalizaciją ant užsėjimo kristalų.

Žaliavų skaidymas ir sublimacija:

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

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

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

Masės perdavimo metu Si garai toliau reaguoja su grafito tiglio sienele ir sudaro SiC₂ ir Si₂C:

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

2Si(g) + C(S) = Si²C(g)

Sėklinio kristalo paviršiuje trys dujų fazės auga pagal šias dvi formules ir susidaro silicio karbido kristalai:

SiC2_(g)+Si2C_(g)=3SiC_(-ų)

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

4. PVT metodas SiC kristalų auginimo įrangos technologiniam keliui

Šiuo metu indukcinis kaitinimas yra įprastas PVT metodo SiC kristalų auginimo krosnių technologinis būdas;

Išorinis ritės indukcinis šildymas ir grafito varžinis šildymas yra vystymosi kryptysSiC kristalasaugimo krosnys.

5. 8 colių SiC indukcinio kaitinimo augimo krosnis

(1) Šildymasgrafito tiglis kaitinimo elementasper magnetinio lauko indukciją; temperatūros lauko reguliavimas keičiant šildymo galią, ritės padėtį ir izoliacijos struktūrą;

(2) Grafito tiglio kaitinimas grafito varžos kaitinimu ir šiluminio spinduliavimo laidumu; temperatūros lauko valdymas reguliuojant grafito šildytuvo srovę, šildytuvo konstrukciją ir zonos srovės valdymą;