भौतिक वाष्प परिवहन (पीवीटी) का परिचय

SiC की अपनी विशेषताएं यह निर्धारित करती हैं कि इसका एकल क्रिस्टल विकास अधिक कठिन है। वायुमंडलीय दबाव पर Si:C=1:1 तरल चरण की अनुपस्थिति के कारण, अर्धचालक उद्योग की मुख्यधारा द्वारा अपनाई गई अधिक परिपक्व विकास प्रक्रिया का उपयोग अधिक परिपक्व विकास विधि-सीधी खींचने की विधि, अवरोही क्रूसिबल को विकसित करने के लिए नहीं किया जा सकता है वृद्धि की विधि एवं अन्य विधियाँ। सैद्धांतिक गणना के बाद, केवल जब दबाव 105 एटीएम से अधिक हो और तापमान 3200 ℃ से अधिक हो, तो हम Si:C = 1:1 समाधान का स्टोइकोमेट्रिक अनुपात प्राप्त कर सकते हैं। प्राइवेट विधि वर्तमान में अधिक मुख्यधारा विधियों में से एक है।

पीवीटी विधि में विकास उपकरण, सरल और नियंत्रणीय प्रक्रिया के लिए कम आवश्यकताएं हैं, और प्रौद्योगिकी विकास अपेक्षाकृत परिपक्व है, और पहले ही औद्योगिकीकरण हो चुका है। पीवीटी विधि की संरचना नीचे दिए गए चित्र में दिखाई गई है।

ग्रेफाइट क्रूसिबल की बाहरी ताप संरक्षण स्थिति को नियंत्रित करके अक्षीय और रेडियल तापमान क्षेत्र का विनियमन महसूस किया जा सकता है। SiC पाउडर को उच्च तापमान वाले ग्रेफाइट क्रूसिबल के नीचे रखा जाता है, और SiC बीज क्रिस्टल को कम तापमान वाले ग्रेफाइट क्रूसिबल के शीर्ष पर तय किया जाता है। बढ़ते एकल क्रिस्टल और पाउडर के बीच संपर्क से बचने के लिए पाउडर और बीज क्रिस्टल के बीच की दूरी को आम तौर पर दसियों मिलीमीटर तक नियंत्रित किया जाता है।

तापमान प्रवणता आमतौर पर 15-35°C/सेमी अंतराल की सीमा में होती है। संवहन बढ़ाने के लिए भट्टी में 50-5000 Pa के दबाव पर अक्रिय गैस को बरकरार रखा जाता है। SiC पाउडर को अलग-अलग हीटिंग विधियों (इंडक्शन हीटिंग और रेजिस्टेंस हीटिंग, संबंधित उपकरण इंडक्शन फर्नेस और रेजिस्टेंस फर्नेस) द्वारा 2000-2500 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, और कच्चा पाउडर Si, Si2C जैसे गैस-चरण घटकों में सब्लिमेट और विघटित होता है। , SiC2, आदि, जिन्हें गैस संवहन के साथ बीज क्रिस्टल के अंत तक ले जाया जाता है, और SiC क्रिस्टल को एकल क्रिस्टल विकास प्राप्त करने के लिए बीज क्रिस्टल पर क्रिस्टलीकृत किया जाता है। इसकी सामान्य वृद्धि दर 0.1-2 मिमी/घंटा है।

वर्तमान में, पीवीटी विधि विकसित और परिपक्व हो गई है, और प्रति वर्ष सैकड़ों हजारों टुकड़ों के बड़े पैमाने पर उत्पादन का एहसास कर सकती है, और इसका प्रसंस्करण आकार 6 इंच का एहसास हुआ है, और अब 8 इंच तक विकसित हो रहा है, और संबंधित भी हैं कंपनियां 8-इंच सब्सट्रेट चिप नमूनों की प्राप्ति का उपयोग कर रही हैं। हालाँकि, PVT पद्धति में अभी भी निम्नलिखित समस्याएँ हैं:

• बड़े आकार की SiC सब्सट्रेट तैयारी तकनीक अभी भी अपरिपक्व है। क्योंकि पीवीटी विधि केवल अनुदैर्ध्य लंबी मोटाई में हो सकती है, इसलिए अनुप्रस्थ विस्तार का एहसास करना मुश्किल है। बड़े व्यास वाले SiC वेफर्स को प्राप्त करने के लिए अक्सर बड़ी मात्रा में धन और प्रयास का निवेश करने की आवश्यकता होती है, और वर्तमान SiC वेफर आकार का विस्तार जारी है, यह कठिनाई धीरे-धीरे ही बढ़ेगी। (सी के विकास के समान)।
• पीवीटी विधि द्वारा उगाए गए SiC सबस्ट्रेट्स पर दोषों का वर्तमान स्तर अभी भी उच्च है। अव्यवस्थाएं अवरुद्ध वोल्टेज को कम करती हैं और SiC उपकरणों के रिसाव वर्तमान को बढ़ाती हैं, जो SiC उपकरणों के अनुप्रयोग को प्रभावित करती हैं।
• पी-प्रकार के सबस्ट्रेट्स को पीवीटी द्वारा तैयार करना कठिन है। वर्तमान में SiC उपकरण मुख्यतः एकध्रुवीय उपकरण हैं। भविष्य के उच्च-वोल्टेज द्विध्रुवी उपकरणों को पी-प्रकार सब्सट्रेट की आवश्यकता होगी। पी-टाइप सब्सट्रेट के उपयोग से एन-टाइप एपिटैक्सियल की वृद्धि का एहसास हो सकता है, एन-टाइप सब्सट्रेट पर पी-टाइप एपिटैक्सियल की वृद्धि की तुलना में उच्च वाहक गतिशीलता होती है, जो SiC उपकरणों के प्रदर्शन को और बेहतर कर सकती है।