Lingote de SiC de 2 pulgadas, diámetro 50,8 mm x 10 mm, monocristal 4H-N

Tecnología de crecimiento de cristales de SiC

Las características del SiC dificultan el crecimiento de monocristales. Esto se debe principalmente a la ausencia de una fase líquida con una relación estequiométrica Si:C = 1:1 a presión atmosférica, lo que imposibilita el crecimiento de SiC mediante métodos de crecimiento más consolidados, como el estirado directo y el crisol descendente, pilares de la industria de semiconductores. Teóricamente, una solución con una relación estequiométrica Si:C = 1:1 solo puede obtenerse a presiones superiores a 10⁵ atm y temperaturas superiores a 3200 °C. Actualmente, los métodos más utilizados incluyen el método PVT, el método de fase líquida y la deposición química en fase vapor a alta temperatura.

Las obleas y cristales de SiC que proporcionamos se cultivan principalmente mediante transporte físico de vapor (PVT), y a continuación se ofrece una breve introducción al PVT:

El método de transporte físico de vapor (PVT) tiene su origen en la técnica de sublimación en fase gaseosa inventada por Lely en 1955. En este método, se introduce polvo de SiC en un tubo de grafito y se calienta a alta temperatura para provocar su descomposición y sublimación. Posteriormente, al enfriar el tubo, los componentes gaseosos resultantes de la descomposición del polvo de SiC se depositan y cristalizan como cristales de SiC en la zona circundante. Si bien este método dificulta la obtención de monocristales de SiC de gran tamaño y el control del proceso de deposición dentro del tubo de grafito resulta complejo, ofrece ideas para futuras investigaciones.

En Rusia, Y.M. Tairov y colaboradores introdujeron el concepto de cristal semilla, lo que solucionó el problema de la forma incontrolable del cristal y la posición de nucleación de los cristales de SiC. Investigadores posteriores continuaron mejorando y finalmente desarrollaron el método de transferencia física de vapor (PVT), que se utiliza industrialmente en la actualidad.

Como el método más antiguo de crecimiento de cristales de SiC, el PVT es actualmente el método de crecimiento más utilizado para estos cristales. En comparación con otros métodos, este método requiere equipos de crecimiento sencillos, ofrece un alto grado de control, ha sido objeto de un exhaustivo desarrollo e investigación, y ya se ha industrializado.