แท่ง SiC ขนาด 2 นิ้ว เส้นผ่านศูนย์กลาง 50.8 มม. x 10 มม. โมโนคริสตัล 4H-N
เทคโนโลยีการเจริญเติบโตของผลึก SiC
ลักษณะเฉพาะของ SiC ทำให้การปลูกผลึกเดี่ยวเป็นเรื่องยาก สาเหตุหลักคือไม่มีเฟสของเหลวที่มีอัตราส่วนสโตอิจิโอเมตริกของ Si : C = 1 : 1 ที่ความดันบรรยากาศ และไม่สามารถปลูก SiC ได้โดยใช้วิธีการปลูกที่โตเต็มที่ เช่น วิธีการดึงตรงและวิธีการหลอมแบบเบ้าหลอม ซึ่งเป็นเสาหลักของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ในทางทฤษฎี สารละลายที่มีอัตราส่วนสโตอิจิโอเมตริกของ Si : C = 1 : 1 สามารถทำได้ก็ต่อเมื่อความดันมากกว่า 10E5atm และอุณหภูมิสูงกว่า 3200℃ เท่านั้น ปัจจุบัน วิธีการกระแสหลักได้แก่ วิธี PVT วิธีเฟสของเหลว และวิธีการสะสมทางเคมีเฟสไอที่อุณหภูมิสูง
เวเฟอร์และคริสตัล SiC ที่เราจัดหาส่วนใหญ่ปลูกโดยการขนส่งไอทางกายภาพ (PVT) และต่อไปนี้คือคำแนะนำสั้นๆ เกี่ยวกับ PVT:
วิธีการขนส่งด้วยไอทางกายภาพ (PVT) มีต้นกำเนิดมาจากเทคนิคการระเหิดในเฟสก๊าซที่คิดค้นโดย Lely ในปี 1955 โดยที่ผง SiC จะถูกวางในท่อกราไฟท์และให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงเพื่อทำให้ผง SiC สลายตัวและระเหิด จากนั้นจึงทำให้ท่อกราไฟท์เย็นลง และส่วนประกอบในเฟสก๊าซที่สลายตัวของผง SiC จะถูกสะสมและตกผลึกเป็นผลึก SiC ในพื้นที่โดยรอบของท่อกราไฟท์ แม้ว่าวิธีนี้จะยากต่อการได้ผลึกเดี่ยว SiC ขนาดใหญ่ และกระบวนการสะสมภายในท่อกราไฟท์ก็ยากต่อการควบคุม แต่วิธีนี้ก็ให้แนวคิดสำหรับนักวิจัยรุ่นต่อๆ มา
YM Tairov และคณะในรัสเซียได้แนะนำแนวคิดของผลึกเมล็ดพืชบนพื้นฐานนี้ ซึ่งช่วยแก้ปัญหารูปร่างผลึกและตำแหน่งนิวเคลียสของผลึก SiC ที่ควบคุมไม่ได้ นักวิจัยในเวลาต่อมาได้พัฒนาวิธีการถ่ายโอนไอทางกายภาพ (PVT) ที่ใช้ในอุตสาหกรรมในปัจจุบันต่อไป
เนื่องจากเป็นวิธีการปลูกผลึก SiC ที่เก่าแก่ที่สุด PVT จึงเป็นวิธีการปลูกผลึก SiC ที่เป็นกระแสหลักในปัจจุบัน เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่นๆ วิธีนี้มีความต้องการอุปกรณ์การปลูกต่ำ กระบวนการปลูกง่าย การควบคุมที่แข็งแกร่ง การพัฒนาและการวิจัยอย่างละเอียดถี่ถ้วน และได้ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมแล้ว
แผนภาพรายละเอียด



