2-Zoll-SiC-Block, Durchmesser 50,8 mm x 10 mm, 4H-N-Monokristall

SiC-Kristallwachstumstechnologie

Die Eigenschaften von SiC erschweren die Züchtung von Einkristallen. Dies liegt hauptsächlich daran, dass bei atmosphärischem Druck keine Flüssigphase mit einem stöchiometrischen Verhältnis von Si : C = 1 : 1 vorhanden ist und SiC mit den ausgereifteren Züchtungsmethoden wie dem Direktziehverfahren und dem Falltiegelverfahren, die in der Halbleiterindustrie weit verbreitet sind, nicht gezüchtet werden kann. Theoretisch kann eine Lösung mit einem stöchiometrischen Verhältnis von Si : C = 1 : 1 nur bei einem Druck von über 10E5 atm und einer Temperatur von über 3200 °C erhalten werden. Zu den gängigsten Methoden zählen derzeit das PVT-Verfahren, das Flüssigphasenverfahren und die chemische Hochtemperatur-Dampfphasenabscheidung.

Die von uns angebotenen SiC-Wafer und -Kristalle werden hauptsächlich durch physikalischen Dampftransport (PVT) hergestellt. Im Folgenden finden Sie eine kurze Einführung in PVT:

Die Methode des physikalischen Dampftransports (PVT) geht auf die 1955 von Lely entwickelte Gasphasensublimationstechnik zurück. Dabei wird SiC-Pulver in ein Graphitrohr gegeben und auf hohe Temperaturen erhitzt, um es zu zersetzen und zu sublimieren. Anschließend wird das Graphitrohr abgekühlt, und die zersetzten Gasphasenkomponenten des SiC-Pulvers lagern sich als SiC-Kristalle in der Umgebung des Graphitrohrs ab und kristallisieren dort. Obwohl es mit dieser Methode schwierig ist, große SiC-Einkristalle zu erhalten, und der Abscheidungsprozess im Graphitrohr schwer zu kontrollieren ist, liefert sie Anregungen für zukünftige Forscher.

Auf dieser Grundlage führten YM Tairov et al. in Russland das Konzept des Impfkristalls ein, das das Problem der unkontrollierbaren Kristallform und Keimbildungsposition von SiC-Kristallen löste. Nachfolgende Forscher verbesserten das Verfahren kontinuierlich und entwickelten schließlich das physikalische Gasphasentransferverfahren (PVT), das heute industriell eingesetzt wird.

Als ältestes Verfahren zur Züchtung von SiC-Kristallen ist PVT derzeit die gängigste Züchtungsmethode für SiC-Kristalle. Im Vergleich zu anderen Verfahren weist dieses Verfahren geringe Anforderungen an die Züchtungsausrüstung, einen einfachen Wachstumsprozess, eine gute Steuerbarkeit, gründliche Entwicklung und Forschung auf und ist bereits industrialisiert.