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물리적 증기 수송(PVT) 소개

2023-11-20

SiC 자체의 특성으로 인해 단결정 성장이 더 어려워집니다. 대기압에서 Si:C=1:1 액상이 없기 때문에 반도체 산업의 주류에서 채택한 보다 성숙한 성장 공정을 사용하여 보다 성숙한 성장 방법인 직선 당김 방법, 하강 도가니를 성장시킬 수 없습니다. 성장 방법 및 기타 방법. 이론적 계산을 통해 압력이 105atm보다 크고 온도가 3200℃보다 높은 경우에만 Si:C = 1:1 용액의 ​​화학량론적 비율을 얻을 수 있습니다. pvt 방법은 현재 주류 방법 중 하나입니다.


PVT 공법은 성장 장비에 대한 요구 사항이 낮고 공정이 간단하고 제어 가능하며 기술 개발이 상대적으로 성숙해 이미 산업화되었습니다. PVT 공법의 구조는 아래 그림과 같습니다.



흑연 도가니의 외부 열 보존 상태를 제어하여 축 방향 및 반경 방향 온도 장의 조절을 실현할 수 있습니다. SiC 분말은 온도가 높은 흑연 도가니 바닥에 배치되고, SiC 종자 결정은 온도가 낮은 흑연 도가니 상단에 고정됩니다. 성장하는 단결정과 분말 사이의 접촉을 피하기 위해 분말과 종자 결정 사이의 거리는 일반적으로 수십 밀리미터로 제어됩니다.


온도 구배는 일반적으로 15-35°C/cm 간격입니다. 대류를 증가시키기 위해 50-5000 Pa 압력의 불활성 가스가 용광로에 유지됩니다. SiC 분말은 다양한 가열 방법(유도 가열 및 저항 가열, 해당 장비는 유도로 및 저항로)을 통해 2000-2500°C로 가열되고 원료 분말은 Si, Si2C와 같은 기상 성분으로 승화 및 분해됩니다. , SiC2 등은 가스 대류에 의해 종결정 말단으로 이동하고, SiC 결정은 종결정 위에서 결정화되어 단결정 성장을 달성합니다. 일반적인 성장률은 0.1-2mm/h입니다.


현재 PVT공법은 개발 및 성숙되어 연간 수십만개 대량생산이 가능하며 가공크기는 6인치를 거쳐 현재 8인치로 발전하고 있으며 관련제품도 있다. 8인치 기판 칩 샘플의 구현을 사용하는 회사입니다. 그러나 PVT 방법에는 여전히 다음과 같은 문제가 있습니다.



  • 대면적 SiC 기판 준비 기술은 아직 미성숙한 수준이다. PVT 공법은 세로 방향의 긴 두께만 가능하기 때문에 가로 방향의 팽창을 구현하기가 어렵습니다. 더 큰 직경의 SiC 웨이퍼를 얻으려면 막대한 비용과 노력을 투자해야 하는 경우가 많으며, 현재 SiC 웨이퍼 크기가 계속해서 확대되고 있기 때문에 이러한 어려움은 점차 증가할 것입니다. (Si의 발달과 동일).
  • 현재 PVT 방식으로 성장한 SiC 기판의 결함 수준은 여전히 ​​높다. 전위는 차단 전압을 낮추고 SiC 소자의 누설 전류를 증가시켜 SiC 소자의 응용에 영향을 미칩니다.
  • P형 기판은 PVT로 준비하기가 어렵습니다. 현재 SiC 장치는 주로 단극 장치입니다. 미래의 고전압 바이폴라 장치에는 p형 기판이 필요합니다. p형 기판을 사용하면 N형 에피택셜 성장을 실현할 수 있으며, N형 기판에서 P형 에피택셜을 성장시키는 것에 비해 캐리어 이동도가 더 높아 SiC 장치의 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.