Thỏi SiC 2 inch, đường kính 50,8mm x 10mm, đơn tinh thể 4H-N.
Công nghệ nuôi cấy tinh thể SiC
Đặc tính của SiC khiến việc nuôi cấy tinh thể đơn trở nên khó khăn. Điều này chủ yếu là do không tồn tại pha lỏng với tỷ lệ mol Si : C = 1 : 1 ở áp suất khí quyển, và không thể nuôi cấy SiC bằng các phương pháp nuôi cấy đã được ứng dụng rộng rãi, chẳng hạn như phương pháp kéo trực tiếp và phương pháp nồi nấu chảy rơi, vốn là những phương pháp chủ lực của ngành công nghiệp bán dẫn. Về mặt lý thuyết, dung dịch có tỷ lệ mol Si : C = 1 : 1 chỉ có thể thu được khi áp suất lớn hơn 10E5 atm và nhiệt độ cao hơn 3200℃. Hiện nay, các phương pháp chính bao gồm phương pháp PVT, phương pháp pha lỏng và phương pháp lắng đọng hóa học pha hơi ở nhiệt độ cao.
Các tấm wafer và tinh thể SiC mà chúng tôi cung cấp chủ yếu được nuôi cấy bằng phương pháp vận chuyển hơi vật lý (PVT), và sau đây là phần giới thiệu ngắn gọn về PVT:
Phương pháp vận chuyển hơi vật lý (PVT) bắt nguồn từ kỹ thuật thăng hoa pha khí do Lely phát minh năm 1955, trong đó bột SiC được đặt trong ống than chì và nung nóng đến nhiệt độ cao để làm cho bột SiC phân hủy và thăng hoa, sau đó ống than chì được làm nguội, và các thành phần pha khí bị phân hủy của bột SiC được lắng đọng và kết tinh thành các tinh thể SiC trong khu vực xung quanh ống than chì. Mặc dù phương pháp này khó thu được các tinh thể đơn SiC kích thước lớn và quá trình lắng đọng bên trong ống than chì khó kiểm soát, nhưng nó đã cung cấp ý tưởng cho các nhà nghiên cứu sau này.
YM Tairov và cộng sự ở Nga đã đưa ra khái niệm tinh thể mầm trên cơ sở này, giải quyết được vấn đề hình dạng tinh thể không thể kiểm soát và vị trí hình thành mầm của tinh thể SiC. Các nhà nghiên cứu sau đó đã tiếp tục cải tiến và cuối cùng phát triển phương pháp truyền hơi vật lý (PVT) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hiện nay.
Là phương pháp nuôi cấy tinh thể SiC sớm nhất, PVT hiện là phương pháp nuôi cấy phổ biến nhất cho tinh thể SiC. So với các phương pháp khác, phương pháp này có yêu cầu thấp về thiết bị nuôi cấy, quy trình nuôi cấy đơn giản, khả năng kiểm soát cao, được phát triển và nghiên cứu kỹ lưỡng, và đã được công nghiệp hóa.
Sơ đồ chi tiết







