เทคโนโลยีอุปกรณ์และกระบวนการเติบโตของผลึกซิลิกอนคาร์ไบด์

1. เส้นทางเทคโนโลยีการเจริญเติบโตของผลึก SiC

PVT (วิธีการระเหิด)

HTCVD (ภาวะ CVD อุณหภูมิสูง)

แอลพีอี(วิธีเฟสของเหลว)

มีสามสิ่งที่เหมือนกันผลึก SiCวิธีการเจริญเติบโต;

วิธีที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในอุตสาหกรรมคือวิธี PVT และผลึกเดี่ยว SiC มากกว่า 95% ปลูกโดยวิธี PVT

อุตสาหกรรมผลึก SiCเตาเผาแบบเจริญเติบโตใช้เทคโนโลยี PVT หลักของอุตสาหกรรม

2. กระบวนการเจริญเติบโตของผลึก SiC

การสังเคราะห์ผง-การบำบัดผลึกเมล็ดพันธุ์-การเจริญเติบโตของผลึก-การอบแท่งโลหะ-เวเฟอร์กำลังประมวลผล.

3. วิธีการ PVT ในการเติบโตผลึก SiC

วัตถุดิบ SiC จะถูกวางไว้ที่ก้นของเบ้าหลอมกราไฟต์ และผลึกเมล็ด SiC จะอยู่ที่ด้านบนของเบ้าหลอมกราไฟต์ โดยการปรับฉนวน อุณหภูมิของวัตถุดิบ SiC จะสูงขึ้นและอุณหภูมิของผลึกเมล็ดจะต่ำลง วัตถุดิบ SiC จะระเหิดและสลายตัวเป็นสารในเฟสก๊าซที่อุณหภูมิสูง ซึ่งจะถูกขนส่งไปยังผลึกเมล็ดด้วยอุณหภูมิที่ต่ำกว่า และตกผลึกเพื่อสร้างผลึก SiC กระบวนการเติบโตพื้นฐานประกอบด้วยสามกระบวนการ: การสลายตัวและการระเหิดของวัตถุดิบ การถ่ายเทมวล และการตกผลึกบนผลึกเมล็ด

การย่อยสลายและการระเหิดของวัตถุดิบ:

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

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

2SiC(S)=C(S)+SiC2(ก)

ในระหว่างการถ่ายเทมวล ไอของ Si จะทำปฏิกิริยากับผนังเบ้าหลอมกราไฟต์เพื่อสร้าง SiC2 และ Si2C:

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

2Si(ก) +C(S)=Si2C(ก)

บนพื้นผิวของผลึกเมล็ดพันธุ์ เฟสก๊าซทั้งสามเติบโตผ่านสูตรสองสูตรต่อไปนี้เพื่อสร้างผลึกซิลิกอนคาร์ไบด์:

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC2)_(ก)+Si2C_(ก)=3SiC_(ส)

Si_(ก)+ซิลิคอนไดออกไซด์_(ก)=2SiC_(ส)

4. เส้นทางเทคโนโลยีอุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึก SiC ด้วยวิธี PVT

ปัจจุบัน การให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำเป็นเส้นทางเทคโนโลยีทั่วไปสำหรับเตาเผาการเจริญเติบโตของผลึก SiC แบบ PVT

การให้ความร้อนเหนี่ยวนำภายนอกขดลวดและการให้ความร้อนด้วยความต้านทานของกราไฟต์เป็นทิศทางการพัฒนาของผลึก SiCเตาเผาการเจริญเติบโต

เตาเผาแบบเหนี่ยวนำความร้อน SiC ขนาด 5.8 นิ้ว

(1) การให้ความร้อนเบ้าหลอมแกรไฟท์ องค์ประกอบความร้อนโดยการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก การควบคุมสนามอุณหภูมิโดยการปรับกำลังความร้อน ตำแหน่งขดลวด และโครงสร้างฉนวน

(2) การให้ความร้อนแก่เบ้าหลอมกราไฟต์โดยใช้ความร้อนจากความต้านทานกราไฟต์และการนำความร้อนด้วยรังสีความร้อน ควบคุมสนามอุณหภูมิโดยปรับกระแสของเครื่องทำความร้อนกราไฟต์ โครงสร้างของเครื่องทำความร้อน และการควบคุมกระแสโซน