PVT法制備SiC單晶的研究進展

游 巧

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州 215000）

引言

第三代半導體具有禁帶寬度大、熱導率高、抗輻射能力強、電子飽和漂移速率高等特性，相比于第一、二代半導體，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率電子器件，具有重要的應用價值[1-3]。第三代半導體主要代表SiC 成為當今的研究熱點。制備出高質量、大尺寸的SiC 單晶是實現SiC 產業應用的前提。

SiC 單晶的主要生長方法有物理氣相輸運法（PVT）、化學氣相沉積法（CVD）、液相外延法（LPE）、高溫溶液法等。其中PVT 法應用最廣泛。影響PVT 法制備SiC 單晶質量和尺寸的因素有很多，如生長所使用的裝置、原料、籽晶、生長參數等。為了提高SiC 單晶的質量和尺寸，上述的研究方向成為目前的研究熱點。本文先回顧了PVT 法生長SiC 單晶的發展歷史；接著從影響生長方法的4 個因素：SiC 粉源的制備和前處理、坩堝結構設置、籽晶設置、生長參數等設置總結了目前的研究進展，尋找該領域未來的研究重點和發展方向。

1 PVT 法生長SiC 單晶的發展歷史

1955 年，Lely 通過將裝滿SiC 顆粒的反應器升溫至2550℃，并不斷通入氬氣，在氣相中SiC 自發形核生長成晶體，該方法即為Lely 法。其后1978 年—1981 年間，Tairov 和Tsvetkov 在此基礎上進行了改進，他們在升華的反應器中引入籽晶，設計合適的溫度梯度以控制SiC 源到籽晶的輸運，最終得到了SiC單晶。這種方法被稱為改進的Lely 法，也稱為PVT法。如圖1 所示，是典型的PVT 法生長SiC 晶體的生長室，在坩堝蓋24 底部設置有籽晶22，坩堝14 內設置源料粉末20，加熱器16 提供從源料向籽晶逐漸降低的溫度梯度，使源料升華并在籽晶上沉積形成SiC單晶26。……