Proces en apparatuur voor de groei van siliciumcarbidekristallen

1. Groeimethode voor SiC-kristallen

PVT (sublimatiemethode),

HTCVD (hoge temperatuur CVD),

LPE(vloeistoffasemethode)

zijn drie veelvoorkomendeSiC-kristalgroeimethoden;

De meest erkende methode in de industrie is de PVT-methode, en meer dan 95% van de SiC-eenkristallen wordt met de PVT-methode gekweekt;

GeïndustrialiseerdSiC-kristalGroeiovens maken gebruik van de gangbare PVT-technologie in de industrie.

2. Groeiproces van SiC-kristallen

Poedersynthese-kiemkristalbehandeling-kristalgroei-ingot gloeien-wafeltjeverwerking.

3. PVT-methode voor de teeltSiC-kristallen

Het SiC-grondmateriaal wordt onderin de grafietkroes geplaatst en het SiC-kiemkristal bovenin. Door de isolatie aan te passen, wordt de temperatuur van het SiC-grondmateriaal verhoogd en de temperatuur van het kiemkristal verlaagd. Het SiC-grondmateriaal sublimeert en ontleedt bij hoge temperatuur in gasvormige stoffen, die naar het kiemkristal met lagere temperatuur worden getransporteerd en kristalliseren tot SiC-kristallen. Het basisgroeiproces omvat drie stappen: ontleding en sublimatie van de grondstoffen, massatransport en kristallisatie op de kiemkristallen.

Ontleding en sublimatie van grondstoffen:

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

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

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

Tijdens de massaoverdracht reageert Si-damp verder met de grafietkroeswand en vormt SiC2 en Si2C:

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

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

Aan het oppervlak van het zaadkristal groeien de drie gasfasen volgens de volgende twee formules uit tot siliciumcarbidekristallen:

SiC2_(G)+Si2C_(G)=3SiC_(S)

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

4. PVT-methode voor de groei van SiC-kristallen - technologische route

Momenteel is inductieverwarming een gangbare technologie voor ovens die SiC-kristallen laten groeien volgens de PVT-methode;

Inductieverwarming met spoel en weerstandsverwarming met grafiet zijn de ontwikkelingsrichtingen.SiC-kristalgroeiovens.

5. 8-inch SiC inductieverwarmingsoven voor groei

(1) Verwarmen van degrafiet smeltkroes verwarmingselementdoor middel van magnetische veldinductie; het reguleren van het temperatuurveld door aanpassing van het verwarmingsvermogen, de spoelpositie en de isolatiestructuur;

(2) Het verwarmen van de grafietkroes door middel van grafietweerstandsverwarming en warmtestralingsgeleiding; het regelen van het temperatuurveld door aanpassing van de stroom van de grafietverwarmer, de structuur van de verwarmer en de zonestroomregeling;