Пещта за растеж на кристали е основното оборудване засилициев карбидкристален растеж. Подобно е на традиционната пещ за растеж на кристали от силиций. Конструкцията на пещта не е много сложна. Състои се основно от тяло на пещта, отоплителна система, механизъм за предаване на намотка, система за събиране и измерване на вакуум, система за газов път, охладителна система, система за управление и др. Термичното поле и условията на процеса определят ключовите показатели накристал от силициев карбидкато качество, размер, проводимост и т.н.
От една страна, температурата по време на растежа накристал от силициев карбиде много висока и не може да бъде наблюдавана. Следователно основната трудност е в самия процес. Основните трудности са следните:
(1) Трудност при контрола на термичното поле:
Наблюдението на затворената високотемпературна кухина е трудно и неконтролируемо. Различно от традиционното базирано на силиций решение за директно издърпване на кристално растежно оборудване с висока степен на автоматизация и наблюдаван и контролируем процес на кристален растеж, кристалите от силициев карбид растат в затворено пространство в среда с висока температура над 2000 ℃ и температурата на растеж трябва да се контролира прецизно по време на производството, което затруднява контрола на температурата;
(2) Трудност при контрола на кристалната форма:
Микротръби, полиморфни включвания, дислокации и други дефекти са склонни да се появят по време на процеса на растеж и те се влияят и развиват взаимно. Микротръбите (MP) са сквозни дефекти с размер от няколко микрона до десетки микрона, които са убийствени дефекти на устройствата. Монокристалите от силициев карбид включват повече от 200 различни кристални форми, но само няколко кристални структури (тип 4Н) са полупроводниковите материали, необходими за производството. Трансформацията на кристалната форма е лесна за възникване по време на процеса на растеж, което води до дефекти на полиморфно включване. Следователно е необходимо точно да се контролират параметри като съотношение силиций-въглерод, температурен градиент на растеж, скорост на растеж на кристали и налягане на въздушния поток. Освен това има температурен градиент в термичното поле на монокристалния растеж на силициевия карбид, което води до естествено вътрешно напрежение и произтичащите от това дислокации (дислокация в базалната равнина BPD, дислокация на винта TSD, дислокация на ръба TED) по време на процеса на растеж на кристала, като по този начин засягащи качеството и производителността на последващата епитаксия и устройства.
(3) Труден допинг контрол:
Въвеждането на външни примеси трябва да бъде строго контролирано, за да се получи проводящ кристал с насочено допиране;
(4) Бавен темп на растеж:
Скоростта на растеж на силициевия карбид е много бавна. Традиционните силициеви материали се нуждаят само от 3 дни, за да прераснат в кристална пръчка, докато кристалните пръчки от силициев карбид се нуждаят от 7 дни. Това води до естествено по-ниска производствена ефективност на силициев карбид и много ограничен добив.
От друга страна, параметрите на епитаксиалния растеж на силициев карбид са изключително взискателни, включително херметичността на оборудването, стабилността на налягането на газа в реакционната камера, прецизния контрол на времето за въвеждане на газ, точността на газа съотношение и стриктно управление на температурата на отлагане. По-специално, с подобряването на нивото на съпротивление на напрежението на устройството, трудността за контролиране на основните параметри на епитаксиалната пластина се увеличи значително. В допълнение, с увеличаването на дебелината на епитаксиалния слой, как да се контролира равномерността на съпротивлението и да се намали плътността на дефекта, като същевременно се гарантира дебелината, се превърна в друго голямо предизвикателство. В електрифицираната система за управление е необходимо да се интегрират високопрецизни сензори и изпълнителни механизми, за да се гарантира, че различните параметри могат да бъдат точно и стабилно регулирани. В същото време оптимизацията на алгоритъма за управление също е от решаващо значение. Той трябва да може да коригира стратегията за контрол в реално време според сигнала за обратна връзка, за да се адаптира към различни промени в процеса на епитаксиален растеж на силициев карбид.
Основни трудности присубстрат от силициев карбидпроизводство:
Време на публикуване: 07 юни 2024 г