Siliziumkarbid-Kristallzüchtungsprozess und Anlagentechnik

1. Technologieweg für das Wachstum von SiC-Kristallen

PVT (Sublimationsverfahren),

HTCVD (Hochtemperatur-CVD),

LPE(Flüssigphasenverfahren)

sind drei häufigeSiC-KristallAnbaumethoden;

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

IndustrialisiertSiC-KristallDer Wachstumsofen nutzt die in der Branche gängige PVT-Technologie.

2. SiC-Kristallwachstumsprozess

Pulversynthese – Impfkristallbehandlung – Kristallwachstum – BarrenglühenWaffelVerarbeitung.

3. PVT-Methode zum WachsenSiC-Kristalle

Das SiC-Rohmaterial befindet sich am Boden des Graphittiegels, der SiC-Impfkristall obenauf. Durch die Anpassung der Isolierung wird die Temperatur des SiC-Rohmaterials erhöht und die des Impfkristalls gesenkt. Das SiC-Rohmaterial sublimiert bei der hohen Temperatur und zersetzt sich in gasförmige Substanzen, die zum kälteren Impfkristall transportiert werden und dort zu SiC-Kristallen kristallisieren. Der grundlegende Wachstumsprozess umfasst drei Schritte: Zersetzung und Sublimation des Rohmaterials, Stofftransport und Kristallisation auf dem Impfkristall.

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 Stoffaustauschs reagiert der Si-Dampf weiter mit der Graphittiegelwand zu SiC2 und Si2C:

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

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

Auf der Oberfläche des Impfkristalls wachsen die drei Gasphasen gemäß den folgenden zwei Formeln und erzeugen so Siliciumcarbidkristalle:

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

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

4. PVT-Verfahren zur Züchtung von SiC-Kristallen – Technologieweg

Gegenwärtig ist die Induktionserwärmung ein gängiges technologisches Verfahren für SiC-Kristallzuchtöfen nach dem PVT-Verfahren;

Die externe Induktionserwärmung mit Spulen und die Graphitwiderstandserwärmung sind die Entwicklungsrichtung vonSiC-KristallWachstumsöfen.

5. 8-Zoll-SiC-Induktionsheizofen

(1) Erhitzen derGraphittiegel Heizkörperdurch magnetische Feldinduktion; Regulierung des Temperaturfeldes durch Anpassung der Heizleistung, der Spulenposition und der Isolationsstruktur;

(2) Erhitzen des Graphittiegels durch Graphitwiderstandserwärmung und Wärmestrahlungsleitung; Steuern des Temperaturfelds durch Anpassen des Stroms des Graphitheizelements, der Heizelementstruktur und der Zonenstromregelung;