物理气相传输法

物理气相输运法(PVT)是一种成熟的工艺,用于制备高纯度、低缺陷的单晶——尤其是碳化硅(SiC)和氮化铝(AlN)等化合物半导体单晶;这类材料若采用直拉法(Czochralski)等其他工艺,往往无法制备,或仅能极其艰难地制备。凭借其能够实现卓越晶体质量的优势,PVT 技术已成为现代半导体产业的关键要素。PVT 工艺的持续发展(包括 Lely 法等变体)旨在优化晶体生长条件,并不断提升材料的各项性能。

 

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流程

在物理气相传输(PVT)工艺中,以碳化硅为例,粉末状的起始原料在高温(超过2,000 °C)的密闭坩埚中直接从固态升华至气态。由于温度梯度的作用,生成的蒸汽混合物会向温度较低的晶种方向上升。 此时,蒸汽发生凝结,SiC分子逐层沉积,最终形成高质量的单晶坯。根据所需晶坯的最终厚度,该过程可能需要数天至数周的时间。

用于完美晶体生长的工艺气体

氩气和氮气通常用作工艺气体,以营造最适合工艺的氛围。此外,我们还提供以氢气(H₂)作为活性反应物的系统方案。这对于生长透明或半绝缘晶体尤为必要。

它是如何运作的?

精确控制温度、压力和气体氛围对于优化晶体生长过程至关重要,并能确保材料的高质量。这些工艺条件在不同工艺之间以及不同系统之间具有高度的重复性,这是实现高产率的关键。在氢气工艺中,氢气能有效防止氮元素的n型掺杂,从而制备出透明或半绝缘材料。

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Open chamber of a SiCma system.

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Person walking down a production hall lined with PVT SiCma crystal growth systems
Assembly of SiCma PVT crystal growth systems in a production hall
Technicians working on a SiCma system.
Close-up of crystal growth vessel openings with metal flanges and condensation on the surface

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SiCma PVT crystal growth system in a production hall

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