2. Dziedzina elektroniki samochodowej: chip radarowy klasy samochodowej.

La méthode principale de préparation de monocristaux de carbure de silicium est la méthode de transport physique de vapeur (PVT). Cette méthode consiste principalement en uncavité du tube de quartz, unélément chauffant(bobine à induction ou radiateur graphite),Isolation en feutre de carbone graphitematériel, uncreuset en graphite, un cristal germe de carbure de silicium, de la poudre de carbure de silicium et un thermomètre à haute température. La poudre de carbure de silicium est située au fond du creuset en graphite, tandis que le germe cristallin est fixé en haut. Le processus de croissance cristalline est le suivant : la température au fond du creuset est portée à 2 100-2 400 °C par chauffage (induction ou résistance). La poudre de carbure de silicium au fond du creuset se décompose à cette température élevée, produisant des substances gazeuses telles que Si, Si₂C et SiC₂. Sous l'influence des gradients de température et de concentration à l'intérieur de la cavité, ces substances gazeuses sont transportées vers la surface à plus basse température du germe cristallin et se condensent et nucléent progressivement, permettant finalement la croissance du cristal de carbure de silicium.

Les points techniques clés à noter lors de la croissance de cristaux de carbure de silicium à l’aide de la méthode de transport physique de vapeur sont les suivants :

1) La pureté du matériau graphite à l’intérieur du champ de température de croissance cristalline doit répondre aux exigences. La pureté des pièces en graphite doit être inférieure à 5×10-6, et celle du feutre isolant doit être inférieure à 10×10-6. Parmi ceux-ci, la pureté des éléments B et Al doit être inférieure à 0,1×10-6, car ces deux éléments généreront des trous libres lors de la croissance du carbure de silicium. Des quantités excessives de ces deux éléments conduiront à des propriétés électriques instables du carbure de silicium, affectant les performances des dispositifs en carbure de silicium. Dans le même temps, la présence d’impuretés peut entraîner des défauts et des dislocations des cristaux, affectant finalement la qualité du cristal.

2) La polarité des cristaux de germination doit être correctement sélectionnée. Il a été vérifié que le plan C (0001) peut être utilisé pour faire croître des cristaux de 4H-SiC et que le plan Si (0001) est utilisé pour faire croître des cristaux de 6H-SiC.

3) Utilisez des cristaux de graines hors axe pour la croissance. L’angle optimal du germe cristallin hors axe est de 4°, pointant vers l’orientation du cristal. Les germes cristallins hors axe peuvent non seulement modifier la symétrie de la croissance cristalline et réduire les défauts du cristal, mais également permettre au cristal de se développer selon une orientation cristalline spécifique, ce qui est bénéfique pour la préparation de cristaux monocristallins. En même temps, cela peut rendre la croissance cristalline plus uniforme, réduire les contraintes et contraintes internes dans le cristal et améliorer la qualité du cristal.

4) Bon processus de liaison des cristaux de graines. La face arrière du cristal germe se décompose et se sublime à haute température. Au cours de la croissance cristalline, des vides hexagonaux ou même des défauts de microtubes peuvent se former à l’intérieur du cristal et, dans les cas graves, des cristaux polymorphes de grande surface peuvent être générés. Par conséquent, la face arrière du germe cristallin doit être prétraitée. Une couche de photorésist dense d’une épaisseur d’environ 20 µm peut être appliquée sur la surface en Si du cristal germe. Après carbonisation à haute température à environ 600 °C, une couche de film carbonisé dense se forme. Ensuite, il est collé sur une plaque de graphite ou du papier graphite sous haute température et pression. Le germe cristallin obtenu de cette manière peut grandement améliorer la qualité de cristallisation et inhiber efficacement l'ablation de la face arrière du germe cristallin.

5) Maintenir la stabilité de l’interface de croissance cristalline pendant le cycle de croissance cristalline. À mesure que l'épaisseur des cristaux de carbure de silicium augmente progressivement, l'interface de croissance cristalline se déplace progressivement vers la surface supérieure de la poudre de carbure de silicium au fond du creuset. Cela provoque des changements dans l’environnement de croissance à l’interface de croissance cristalline, entraînant des fluctuations de paramètres tels que le champ thermique et le rapport carbone-silicium. Simultanément, cela réduit le taux de transport atmosphérique de matière et ralentit la vitesse de croissance des cristaux, ce qui présente un risque pour la croissance continue et stable du cristal. Ces problèmes peuvent être atténués dans une certaine mesure en optimisant la structure et les méthodes de contrôle. L'ajout d'un mécanisme de mouvement du creuset et le contrôle du creuset pour qu'il se déplace lentement vers le haut dans la direction axiale au taux de croissance cristalline peuvent garantir la stabilité de l'environnement de croissance de l'interface de croissance cristalline et maintenir un gradient de température axial et radial stable.

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