Siliziumkarbid (SiC) spielt als Halbleitermaterial mit großer Bandlücke eine zunehmend wichtige Rolle in der modernen Wissenschaft und Technologie. Siliziumkarbid verfügt über eine ausgezeichnete thermische Stabilität, eine hohe elektrische Feldtoleranz, eine hohe Leitfähigkeit und weitere hervorragende physikalische und optische Eigenschaften und wird häufig in optoelektronischen Geräten und Solaranlagen eingesetzt. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach effizienteren und stabileren elektronischen Geräten ist die Entwicklung der Siliziumkarbid-Wachstumstechnologie zu einem wichtigen Thema geworden.
Wie viel wissen Sie über den Wachstumsprozess von SiC?
Heute besprechen wir drei Haupttechniken für das Wachstum von Siliziumkarbid-Einkristallen: physikalischen Dampftransport (PVT), Flüssigphasenepitaxie (LPE) und chemische Gasphasenabscheidung bei hohen Temperaturen (HT-CVD).
Physikalische Dampfübertragungsmethode (PVT)
Die physikalische Dampfübertragung ist eines der am häufigsten verwendeten Verfahren zur Siliziumkarbid-Züchtung. Das Wachstum von Siliziumkarbid-Einkristallen beruht hauptsächlich auf der Sublimation von SiC-Pulver und der erneuten Ablagerung auf dem Impfkristall unter Hochtemperaturbedingungen. In einem geschlossenen Graphittiegel wird das Siliziumkarbidpulver auf hohe Temperaturen erhitzt. Durch die Steuerung des Temperaturgradienten kondensiert der Siliziumkarbiddampf auf der Oberfläche des Impfkristalls und lässt allmählich einen großen Einkristall wachsen.
Der überwiegende Teil des monokristallinen SiC, das wir derzeit anbieten, wird mit diesem Wachstumsverfahren hergestellt. Es ist auch in der Branche die gängige Methode.
Flüssigphasenepitaxie (LPE)
Siliziumkarbidkristalle werden mittels Flüssigphasenepitaxie durch einen Kristallwachstumsprozess an der Fest-Flüssig-Grenzfläche hergestellt. Bei diesem Verfahren wird Siliziumkarbidpulver bei hoher Temperatur in einer Silizium-Kohlenstoff-Lösung gelöst. Anschließend wird die Temperatur gesenkt, sodass das Siliziumkarbid aus der Lösung ausfällt und auf den Impfkristallen wächst. Der Hauptvorteil des LPE-Verfahrens liegt in der Möglichkeit, hochwertige Kristalle bei niedriger Wachstumstemperatur zu erhalten. Die Kosten sind relativ gering und es eignet sich für die Großserienproduktion.
Chemische Gasphasenabscheidung bei hohen Temperaturen (HT-CVD)
Durch Einleiten des silizium- und kohlenstoffhaltigen Gases in die Reaktionskammer bei hoher Temperatur wird die Siliziumkarbid-Einkristallschicht durch chemische Reaktion direkt auf der Oberfläche des Impfkristalls abgeschieden. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass Durchflussrate und Reaktionsbedingungen des Gases präzise gesteuert werden können, wodurch ein Siliziumkarbidkristall mit hoher Reinheit und wenigen Defekten entsteht. Das HT-CVD-Verfahren ermöglicht die Herstellung von Siliziumkarbidkristallen mit hervorragenden Eigenschaften, was insbesondere für Anwendungen wertvoll ist, bei denen extrem hochwertige Materialien erforderlich sind.
Der Wachstumsprozess von Siliziumkarbid bildet den Grundstein für dessen Anwendung und Entwicklung. Durch kontinuierliche technologische Innovation und Optimierung erfüllen diese drei Wachstumsmethoden die unterschiedlichen Anforderungen und sichern so die wichtige Position von Siliziumkarbid. Mit zunehmender Forschung und technologischem Fortschritt wird der Wachstumsprozess von Siliziumkarbidmaterialien weiter optimiert und die Leistung elektronischer Geräte weiter verbessert.
(Zensur)
Veröffentlichungszeit: 23. Juni 2024