מטילי SiC 2 אינץ' קוטר 50.8 מ"מ x 10 מ"מ 4H-N חד-גבישיים

טכנולוגיית צמיחת גבישי SiC

המאפיינים של SiC מקשים על גידול גבישים בודדים. זאת בעיקר בשל העובדה שאין פאזה נוזלית עם יחס סטוכיומטרי של Si : C = 1 : 1 בלחץ אטמוספרי, ולא ניתן לגדל SiC בשיטות גידול בוגרות יותר, כגון שיטת השרטוט הישירה ושיטת ציד הנפילה, שהן עמודי התווך של תעשיית המוליכים למחצה. תיאורטית, ניתן להשיג תמיסה עם יחס סטוכיומטרי של Si : C = 1 : 1 רק כאשר הלחץ גדול מ-10E5atm והטמפרטורה גבוהה מ-3200℃. נכון לעכשיו, השיטות המרכזיות כוללות את שיטת PVT, שיטת הפאזה הנוזלית ושיטת השיקוע הכימי בפאזה אדים בטמפרטורה גבוהה.

פרוסות ה-SiC והגבישים שאנו מספקים גדלים בעיקר באמצעות הובלת אדים פיזיקלית (PVT), ולהלן מבוא קצר ל-PVT:

שיטת הובלת אדים פיזיקלית (PVT) מקורה בטכניקת סובלימציה בפאזה גזית שהומצאה על ידי ללי בשנת 1955, שבה אבקת SiC מונחת בתוך צינור גרפיט ומחוממת לטמפרטורה גבוהה כדי לגרום לאבקת ה-SiC להתפרק ולהתעבות, ולאחר מכן צינור הגרפיט מקורר, ורכיבי פאזה גזית מפורקים של אבקת ה-SiC מושקעים ומתגבשים כגבישי SiC באזור שמסביב לצינור הגרפיט. למרות ששיטה זו קשה להשיג גבישי SiC יחידים גדולים ותהליך השיקוע בתוך צינור הגרפיט קשה לשליטה, היא מספקת רעיונות לחוקרים עתידיים.

על בסיס זה, הציגו י.מ. טיירוב ועמיתיו ברוסיה את מושג גביש הזרעים, אשר פתר את בעיית צורת הגביש הבלתי נשלטת ומיקום הגרעין של גבישי SiC. חוקרים מאוחרים יותר המשיכו לשפר ובסופו של דבר פיתחו את שיטת העברת האדים הפיזיקלית (PVT) המשמשת כיום בתעשייה.

PVT, שיטת גידול גבישי SiC המוקדמת ביותר, היא כיום שיטת הגידול הנפוצה ביותר עבור גבישי SiC. בהשוואה לשיטות אחרות, לשיטה זו דרישות נמוכות לציוד גידול, תהליך גידול פשוט, יכולת בקרה חזקה, פיתוח ומחקר יסודיים, וכבר עברה תהליך תיעוש.