El forn de creixement de cristalls és l'equip bàsic per acarbur de silicicreixement de cristalls. És similar al forn tradicional de creixement de cristalls de grau de silici cristal·lí. L'estructura del forn no és gaire complicada. Es compon principalment de cos del forn, sistema de calefacció, mecanisme de transmissió de bobines, sistema d'adquisició i mesura de buit, sistema de ruta de gas, sistema de refrigeració, sistema de control, etc. El camp tèrmic i les condicions del procés determinen els indicadors clau decristall de carbur de silicicom la qualitat, la mida, la conductivitat, etc.
D'una banda, la temperatura durant el creixement decristall de carbur de siliciés molt alt i no es pot controlar. Per tant, la principal dificultat rau en el propi procés. Les principals dificultats són les següents:
(1) Dificultat en el control del camp tèrmic: el seguiment de la cavitat tancada d'alta temperatura és difícil i incontrolable. A diferència de l'equip de creixement de cristall d'extracció directa de solució tradicional basada en silici amb un alt grau d'automatització i un procés de creixement de cristall observable i controlable, els cristalls de carbur de silici creixen en un espai tancat en un entorn d'alta temperatura per sobre de 2.000 ℃ i la temperatura de creixement. s'ha de controlar amb precisió durant la producció, cosa que dificulta el control de la temperatura;
(2) Dificultat en el control de la forma del cristall: microtubes, inclusions polimòrfiques, luxacions i altres defectes són propensos a produir-se durant el procés de creixement, i s'afecten i evolucionen mútuament. Les microtubes (MP) són defectes de tipus passant amb una mida de diverses micres a desenes de micres, que són defectes mortals dels dispositius. Els cristalls individuals de carbur de silici inclouen més de 200 formes cristal·lines diferents, però només unes poques estructures de cristall (tipus 4H) són els materials semiconductors necessaris per a la producció. La transformació de la forma de cristall és fàcil de produir-se durant el procés de creixement, donant lloc a defectes d'inclusió polimòrfica. Per tant, és necessari controlar amb precisió paràmetres com ara la relació silici-carboni, el gradient de temperatura de creixement, la velocitat de creixement del cristall i la pressió del flux d'aire. A més, hi ha un gradient de temperatura al camp tèrmic del creixement d'un cristall de carbur de silici, que condueix a l'estrès intern natiu i a les luxacions resultants (dislocació del pla basal BPD, dislocació del cargol TSD, dislocació de la vora TED) durant el procés de creixement del cristall, per tant. afectant la qualitat i el rendiment de l'epitaxia i els dispositius posteriors.
(3) Control de dopatge difícil: la introducció d'impureses externes s'ha de controlar estrictament per obtenir un cristall conductor amb dopatge direccional;
(4) Taxa de creixement lenta: la taxa de creixement del carbur de silici és molt lenta. Els materials de silici tradicionals només necessiten 3 dies per convertir-se en una vareta de cristall, mentre que les varetes de cristall de carbur de silici necessiten 7 dies. Això condueix a una eficiència de producció naturalment menor de carbur de silici i una producció molt limitada.
D'altra banda, els paràmetres de creixement epitaxial de carbur de silici són extremadament exigents, com ara l'estanquitat de l'equip, l'estabilitat de la pressió del gas a la cambra de reacció, el control precís del temps d'introducció del gas, la precisió del gas. relació, i la gestió estricta de la temperatura de deposició. En particular, amb la millora del nivell de resistència de tensió del dispositiu, la dificultat de controlar els paràmetres bàsics de l'hòstia epitaxial ha augmentat significativament. A més, amb l'augment del gruix de la capa epitaxial, com controlar la uniformitat de la resistivitat i reduir la densitat del defecte alhora que s'assegura el gruix s'ha convertit en un altre repte important. En el sistema de control electrificat, cal integrar sensors i actuadors d'alta precisió per garantir que diversos paràmetres es puguin regular de manera precisa i estable. Al mateix temps, l'optimització de l'algoritme de control també és crucial. Ha de ser capaç d'ajustar l'estratègia de control en temps real segons el senyal de retroalimentació per adaptar-se a diversos canvis en el procés de creixement epitaxial de carbur de silici.
Principals dificultats ensubstrat de carbur de silicifabricació:
Hora de publicació: Jun-07-2024