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碳化硅粉在碳化硅晶圓生產(chǎn)中的應用

文章出處:粉體圈網(wǎng)責任編輯:作者:小吉人氣:-發(fā)表時(shí)間:2022-09-06 16:39:00【

碳化硅晶圓的生產(chǎn),是先要制備碳化硅襯底,目前其制備多采用改進(jìn)Lely法、高溫CVD法和溶液法,其中以改進(jìn)Lely法為主流。

Lely法,又稱(chēng)升華法,其基本原理是:在空心圓筒狀石墨坩堝中(最外層石墨坩堝,內置多孔石墨環(huán)),將具有工業(yè)級純度的碳化硅粉料投入坩堝與多孔石墨環(huán)之間加熱到2500℃,碳化硅在此溫度下分解與升華,產(chǎn)生一系列氣相物質(zhì)比如硅單晶、Si2C和SiC2等。由于坩堝內壁與多孔石墨環(huán)之間存在溫度梯度,這些氣相物質(zhì)在多孔石墨環(huán)內壁隨機生成晶核。但Lely法產(chǎn)率低,晶核難以控制,而且會(huì )形成不同結構,尺寸也有限制。

隨著(zhù)研究的深入,研究者提出了改進(jìn)Lely法,也稱(chēng)為物理氣相傳輸(PVT)法,在Lely法的基礎上進(jìn)行改進(jìn),將升華生長(cháng)爐中引入籽晶,設計合適的溫度梯度以控制SiC源到籽晶的物質(zhì)運輸,可以控制控制晶核和晶向,這種方法可以獲得更大直徑和較低擴展缺陷密度的SiC晶體。隨著(zhù)生長(cháng)工藝的不斷改進(jìn),采用該方法已實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的公司有美國的Cree、Dowcorning、Ⅱ-Ⅵ,德國的SiCrystal,日本的NipponSteel,中國的山東天岳、天科合達等。

在PVT法中,影響SiC晶體合成的因素有很多,其中SiC粉體作為合成原料會(huì )直接影響SiC單晶的生長(cháng)質(zhì)量和電學(xué)性質(zhì)。因此,近年來(lái)制備高純的SiC粉體逐漸成為SiC單晶生長(cháng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前行業(yè)內合成SiC粉體的方法主要有三種:第一種是固相法,固相法中最具代表性的是Acheson法和自蔓延高溫合成法;第二種是液相法,液相法中最具代表性的是溶膠-凝膠法和聚合物熱分解法;第三種是氣相法,氣相法中最具代表性的是化學(xué)氣相沉積法、等離子體法。

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