碳化硅单晶生长

SiC单晶结构


       SiC单晶制备难点:> 220种晶型,最常见:3C(立方晶系),2H、 4H和6H(六方晶系),15R(三方晶系);SiC没有熔点,无法用熔体提拉法进行制备;在1800℃以上开始升华,并分解成气态Si, Si2C, SiC和固态C(主要成分);硅碳双原子层螺旋生长机理导致生长过程容易产生晶体缺陷。




SiC晶体生长技术对比






物理气相输运法生长SiC晶体


       采用中频电源感应加热的方式来对石墨坩埚进行加热,使SiC粉末达到气化的温度(2100~2400度);通过石墨坩埚、石墨保温层与电感线圈的相对位置,来提供晶体生长方向的温度梯度;在石墨坩埚的顶部固定碳化硅籽晶,提供晶体生长的模板;在生长方向(轴向)温度梯度的作用下,Si,SiC2,Si2C和SiC分别以气态从坩埚中输送到碳化硅籽晶表面,形成碳化硅晶体的生长;生长过程中,需控制好温度的梯度,以保证生长的初始阶段和中间过程都能够实现稳定的生长速率;生长的末期,还需要对晶体进行退火,以减小内部的应力。