物理的蒸気輸送 (PVT) の導入

SiC 自体の特性により、単結晶成長がより困難になります。大気圧ではSi:C=1:1の液相が存在しないため、半導体業界の主流で採用されているより成熟した成長プロセス、つまり直線引き上げ法、下降るつぼを成長に使用することはできません。成長のための方法やその他の方法。理論計算の結果、圧力が105気圧以上、温度が3200℃以上の場合にのみ、化学量論比のSi:C=1:1溶液を得ることができます。 pvt工法は現在主流の工法の一つです。

PVT 法は、成長装置の要件が低く、プロセスがシンプルで制御可能であり、技術開発が比較的成熟しており、すでに工業化されています。PVT 法の構造を以下の図に示します。

軸方向および半径方向の温度場の制御は、黒鉛るつぼの外部保温条件を制御することによって実現できます。 SiC粉末は高温の黒鉛るつぼの底部に配置され、SiC種結晶は低温の黒鉛るつぼの上部に固定されます。成長する単結晶と粉末との接触を避けるために、粉末と種結晶との間の距離は一般に数十ミリメートルに制御される。

温度勾配は通常、15 ～ 35℃/cm 間隔の範囲にあります。対流を高めるために、50 ～ 5000 Pa の圧力の不活性ガスが炉内に保持されます。 SiC粉末は、さまざまな加熱方法（誘導加熱と抵抗加熱、対応する装置は誘導炉と抵抗炉）によって2000〜2500℃に加熱され、原料粉末は昇華および分解してSi、Si2Cなどの気相成分になります、ＳｉＣ２等がガス対流により種結晶端まで輸送され、種結晶上にＳｉＣ結晶が結晶化して単結晶成長が行われる。通常の成長速度は 0.1 ～ 2 mm/h です。

現在、PVT 工法は開発・成熟し、年間数十万個の量産が可能となり、その加工サイズは 6 インチを実現し、現在は 8 インチまで発展しており、関連する技術もある。 8 インチ基板チップのサンプルを使用している企業。しかし、PVT 法には依然として次のような問題があります。

• 大型SiC基板作製技術はまだ未熟です。 PVT工法は縦長の厚みしか出せないため、横方向の拡張を実現することが困難です。より大きな直径の SiC ウェーハを得るには、多くの場合、巨額の資金と労力を投資する必要があり、現在の SiC ウェーハのサイズは拡大し続けているため、この困難は徐々に増大するだけです。 （Siの開発と同じ）。
• 現在、PVT 法で成長させた SiC 基板上の欠陥レベルは依然として高いです。転位は、SiC デバイスの耐圧を低下させ、漏れ電流を増加させます。これは、SiC デバイスのアプリケーションに影響を与えます。
• P 型基板は PVT で準備するのが困難です。現在、SiC デバイスは主にユニポーラ デバイスです。将来の高電圧バイポーラデバイスには、p 型基板が必要になります。 P型基板を使用するとN型エピタキシャルの成長を実現できますが、N型基板上のP型エピタキシャルの成長と比較してキャリア移動度が高く、SiCデバイスの性能をさらに向上させることができます。