Prozess- und Gerätetechnologie für die Züchtung von Siliziumkarbidkristallen

1. Technologieroute zur SiC-Kristallzüchtung

PVT (Sublimationsmethode),

HTCVD (Hochtemperatur-CVD),

LPE(Flüssigphasenmethode)

sind drei häufigSiC-KristallWachstumsmethoden;

Die bekannteste Methode in der Branche ist die PVT-Methode, und mehr als 95 % der SiC-Einkristalle werden mit der PVT-Methode gezüchtet;

IndustrialisiertSiC-KristallDer Wachstumsofen nutzt die gängige PVT-Technologieroute der Branche.

2. SiC-Kristallwachstumsprozess

Pulversynthese-Impfkristallbehandlung-Kristallwachstum-Ingot-Glühen-WaferVerarbeitung.

3. PVT-Methode zum WachsenSiC-Kristalle

Das SiC-Rohmaterial wird am Boden des Graphittiegels platziert, und der SiC-Impfkristall befindet sich oben im Graphittiegel. Durch die Anpassung der Isolierung ist die Temperatur am SiC-Rohmaterial höher und die Temperatur am Impfkristall niedriger. Das SiC-Rohmaterial sublimiert bei hoher Temperatur und zerfällt in Gasphasensubstanzen, die bei niedrigerer Temperatur zum Impfkristall transportiert werden und dort kristallisieren, um SiC-Kristalle zu bilden. Der grundlegende Wachstumsprozess umfasst drei Prozesse: Zersetzung und Sublimation von Rohstoffen, Stofftransfer und Kristallisation an Impfkristallen.

Zersetzung und Sublimation von Rohstoffen:

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

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

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

Während des Stoffübergangs reagiert Si-Dampf weiter mit der Graphittiegelwand unter Bildung von SiC2 und Si2C:

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

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

Auf der Oberfläche des Impfkristalls wachsen die drei Gasphasen nach den folgenden zwei Formeln, um Siliziumkarbidkristalle zu erzeugen:

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

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

4. PVT-Methode zur Züchtung von SiC-Kristallwachstumsgeräten

Derzeit ist die Induktionserwärmung ein gängiger Technologieweg für SiC-Kristallwachstumsöfen mit PVT-Methode.

Die Entwicklungsrichtung von ist die externe Spuleninduktionserwärmung und die GraphitwiderstandserwärmungSiC-KristallWachstumsöfen.

5. 8-Zoll-SiC-Induktionsheizungs-Wachstumsofen

(1) Erhitzen desGraphittiegel Heizkörperdurch Magnetfeldinduktion; Regulierung des Temperaturfeldes durch Anpassung der Heizleistung, Spulenposition und Isolationsstruktur;

(2) Erhitzen des Graphittiegels durch Graphitwiderstandsheizung und Wärmestrahlungsleitung; Steuern des Temperaturfelds durch Anpassen des Stroms des Graphitheizgeräts, der Struktur des Heizgeräts und der Zonenstromsteuerung;