6-Zoll-HPSI-SiC-Substratwafer Siliziumkarbid-Halbisolierende SiC-Wafer

Die gängigen Züchtungsverfahren für SiC-Einkristalle umfassen im Wesentlichen drei Methoden: das Flüssigphasenverfahren, das Hochtemperatur-CVD-Verfahren und das PVT-Verfahren (Physical Vapour Phase Transport). Das PVT-Verfahren ist die am besten erforschte und ausgereifteste Technologie zur Züchtung von SiC-Einkristallen. Zu den technischen Herausforderungen zählen:

(1) Bei der Umwandlung eines SiC-Einkristalls in eine geschlossene Graphitkammer bei einer hohen Temperatur von 2300 °C wird der Umwandlungsprozess von Feststoff zu Gas und zurück abgeschlossen. Der Wachstumszyklus ist lang, schwer zu kontrollieren und neigt zur Bildung von Mikrotubuli, Einschlüssen und anderen Defekten.

(2) Siliciumcarbid-Einkristalle gibt es in mehr als 200 verschiedenen Kristalltypen. Bei der Herstellung wird jedoch üblicherweise nur ein Kristalltyp produziert. Es kommt leicht zu Kristalltypumwandlungen während des Wachstumsprozesses, was zu Defekten durch Einschlüsse verschiedener Art führt. Die Stabilität des Herstellungsprozesses eines einzelnen spezifischen Kristalltyps ist schwer zu kontrollieren. Ein Beispiel hierfür ist der derzeit am häufigsten verwendete 4H-Typ.

(3) Beim Wachstum von Siliciumcarbid-Einkristallen entsteht ein Temperaturgradient im thermischen Feld. Dies führt dazu, dass während des Kristallwachstumsprozesses eine Eigenspannung und daraus resultierende Versetzungen, Fehlstellen und andere Defekte induziert werden.

(4) Beim Züchtungsprozess von Siliziumkarbid-Einkristallen ist die Zufuhr externer Verunreinigungen streng zu kontrollieren, um einen hochreinen halbisolierenden oder gerichtet dotierten leitfähigen Kristall zu erhalten. Für die in HF-Bauelementen verwendeten halbisolierenden Siliziumkarbid-Substrate müssen die elektrischen Eigenschaften durch die Kontrolle einer sehr geringen Verunreinigungskonzentration und spezifischer Punktdefekte im Kristall erreicht werden.