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碳化硅
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碳化硅粉在碳化硅晶圆生产中的应用

文章出处:粉体圈网责任编辑:作者:小吉人气:-发表时间:2022-09-06 16:39:00【

碳化硅晶圆的生产,是先要制备碳化硅衬底,目前其制备多采用改进Lely法、高温CVD法和溶液法,其中以改进Lely法为主流。

Lely法,又称升华法,其基本原理是:在空心圆筒状石墨坩埚中(最外层石墨坩埚,内置多孔石墨环),将具有工业级纯度的碳化硅粉料投入坩埚与多孔石墨环之间加热到2500℃,碳化硅在此温度下分解与升华,产生一系列气相物质比如硅单晶、Si2C和SiC2等。由于坩埚内壁与多孔石墨环之间存在温度梯度,这些气相物质在多孔石墨环内壁随机生成晶核。但Lely法产率低,晶核难以控制,而且会形成不同结构,尺寸也有限制。

随着研究的深入,研究者提出了改进Lely法,也称为物理气相传输(PVT)法,在Lely法的基础上进行改进,将升华生长炉中引入籽晶,设计合适的温度梯度以控制SiC源到籽晶的物质运输,可以控制控制晶核和晶向,这种方法可以获得更大直径和较低扩展缺陷密度的SiC晶体。随着生长工艺的不断改进,采用该方法已实现产业化的公司有美国的Cree、Dowcorning、Ⅱ-Ⅵ,德国的SiCrystal,日本的NipponSteel,中国的山东天岳、天科合达等。

在PVT法中,影响SiC晶体合成的因素有很多,其中SiC粉体作为合成原料会直接影响SiC单晶的生长质量和电学性质。因此,近年来制备高纯的SiC粉体逐渐成为SiC单晶生长领域的研究热点。目前行业内合成SiC粉体的方法主要有三种:第一种是固相法,固相法中最具代表性的是Acheson法和自蔓延高温合成法;第二种是液相法,液相法中最具代表性的是溶胶-凝胶法和聚合物热分解法;第三种是气相法,气相法中最具代表性的是化学气相沉积法、等离子体法。

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