ما هي الصعوبات التقنية لفرن نمو بلورات كربيد السيليكون؟

فرن النمو البلوري هو المعدات الأساسية لكربيد السيليكوننمو الكريستال. إنه مشابه لفرن النمو البلوري التقليدي من درجة السيليكون. هيكل الفرن ليس معقدًا للغاية. ويتكون بشكل أساسي من جسم الفرن، ونظام التسخين، وآلية نقل الملف، ونظام اكتساب وقياس الفراغ، ونظام مسار الغاز، ونظام التبريد، ونظام التحكم، وما إلى ذلك. يحدد المجال الحراري وظروف العملية المؤشرات الرئيسيةكريستال كربيد السيليكونمثل الجودة والحجم والموصلية وما إلى ذلك.

من ناحية، درجة الحرارة أثناء نموكريستال كربيد السيليكونمرتفع جدًا ولا يمكن مراقبته. ولذلك، فإن الصعوبة الرئيسية تكمن في العملية نفسها. الصعوبات الرئيسية هي كما يلي:

(1) صعوبة التحكم في المجال الحراري:

إن مراقبة التجويف المغلق ذو درجة الحرارة المرتفعة أمر صعب ولا يمكن السيطرة عليه. تختلف عن معدات نمو البلورات ذات السحب المباشر التقليدية القائمة على السيليكون مع درجة عالية من الأتمتة وعملية نمو البلورات التي يمكن ملاحظتها والتحكم فيها، تنمو بلورات كربيد السيليكون في مساحة مغلقة في بيئة ذات درجة حرارة عالية تزيد عن 2000 درجة مئوية، ودرجة حرارة النمو. يحتاج إلى التحكم بدقة أثناء الإنتاج، مما يجعل التحكم في درجة الحرارة أمرًا صعبًا؛

(2) صعوبة التحكم في الشكل البلوري:

من المحتمل أن تحدث الأنابيب الدقيقة والشوائب متعددة الأشكال والخلع والعيوب الأخرى أثناء عملية النمو، وتؤثر على بعضها البعض وتتطور. الأنابيب الدقيقة (MP) هي عيوب من النوع الذي يتراوح حجمها من عدة ميكرونات إلى عشرات الميكرونات، وهي عيوب قاتلة في الأجهزة. تشتمل البلورات المفردة من كربيد السيليكون على أكثر من 200 شكل بلوري مختلف، ولكن عددًا قليلًا فقط من الهياكل البلورية (نوع 4H) هي المواد شبه الموصلة المطلوبة للإنتاج. من السهل أن يحدث تحول في الشكل البلوري أثناء عملية النمو، مما يؤدي إلى عيوب تضمين متعددة الأشكال. لذلك، من الضروري التحكم بدقة في المعلمات مثل نسبة السيليكون إلى الكربون، وتدرج درجة حرارة النمو، ومعدل نمو البلورات، وضغط تدفق الهواء. بالإضافة إلى ذلك، هناك تدرج في درجة الحرارة في المجال الحراري لنمو بلورة واحدة من كربيد السيليكون، مما يؤدي إلى إجهاد داخلي أصلي والخلع الناتج (خلع المستوى القاعدي BPD، خلع المسمار TSD، خلع الحافة TED) أثناء عملية نمو البلورة، وبالتالي مما يؤثر على جودة وأداء النفوق والأجهزة اللاحقة.

(3) صعوبة مراقبة المنشطات:

يجب التحكم بشكل صارم في إدخال الشوائب الخارجية للحصول على بلورة موصلة مع المنشطات الاتجاهية؛

(4) معدل النمو البطيء:

معدل نمو كربيد السيليكون بطيء جدًا. تحتاج مواد السيليكون التقليدية إلى 3 أيام فقط لتنمو لتصبح قضيبًا بلوريًا، بينما تحتاج قضبان كريستال كربيد السيليكون إلى 7 أيام. وهذا يؤدي إلى انخفاض كفاءة إنتاج كربيد السيليكون بشكل طبيعي وإنتاج محدود للغاية.

من ناحية أخرى، فإن معلمات النمو الفوقي لكربيد السيليكون تتطلب جهدًا كبيرًا، بما في ذلك ضيق الهواء في المعدات، واستقرار ضغط الغاز في غرفة التفاعل، والتحكم الدقيق في وقت إدخال الغاز، ودقة الغاز. نسبة، والإدارة الصارمة لدرجة حرارة الترسيب. على وجه الخصوص، مع تحسين مستوى مقاومة جهد الجهاز، زادت صعوبة التحكم في المعلمات الأساسية للرقاقة الفوقي بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك، مع زيادة سمك الطبقة الفوقية، أصبحت كيفية التحكم في انتظام المقاومة وتقليل كثافة الخلل مع ضمان السُمك تحديًا كبيرًا آخر. في نظام التحكم المكهرب، من الضروري دمج أجهزة استشعار ومشغلات عالية الدقة لضمان إمكانية تنظيم المعلمات المختلفة بدقة وثبات. وفي الوقت نفسه، يعد تحسين خوارزمية التحكم أمرًا بالغ الأهمية أيضًا. يجب أن تكون قادرة على ضبط استراتيجية التحكم في الوقت الحقيقي وفقًا لإشارة التغذية الراجعة للتكيف مع التغييرات المختلفة في عملية النمو الفوقي لكربيد السيليكون.

الصعوبات الرئيسية فيالركيزة كربيد السيليكونتصنيع: