Pec pro růst krystalů je základním vybavenímkarbid křemíkurůst krystalů. Je to podobné jako u tradiční pece pro růst krystalů krystalického křemíku. Konstrukce pece není příliš složitá. Skládá se především z tělesa pece, topného systému, mechanismu přenosu cívky, vakuového sběrného a měřicího systému, systému cesty plynu, chladicího systému, řídicího systému atd. Tepelné pole a podmínky procesu určují klíčové ukazatelekrystal karbidu křemíkujako je kvalita, velikost, vodivost a tak dále.
Jednak teplota při růstukrystal karbidu křemíkuje velmi vysoká a nelze ji sledovat. Hlavní problém tedy spočívá v samotném procesu. Hlavní obtíže jsou následující:
(1) Potíže s řízením tepelného pole:
Sledování uzavřené vysokoteplotní dutiny je obtížné a nekontrolovatelné. Na rozdíl od tradičního zařízení pro růst krystalů s přímým tahem na bázi křemíku s vysokým stupněm automatizace a pozorovatelným a řiditelným procesem růstu krystalů rostou krystaly karbidu křemíku v uzavřeném prostoru ve vysokoteplotním prostředí nad 2 000 ℃ a při teplotě růstu musí být během výroby přesně kontrolována, což ztěžuje kontrolu teploty;
(2) Potíže s kontrolou krystalové formy:
Mikropipy, polymorfní inkluze, dislokace a další defekty jsou náchylné ke vzniku během procesu růstu a vzájemně se ovlivňují a vyvíjejí. Micropipes (MP) jsou defekty průchozího typu o velikosti několika mikronů až desítek mikronů, které jsou zabijáckými defekty zařízení. Monokrystaly karbidu křemíku zahrnují více než 200 různých krystalických forem, ale pouze několik krystalových struktur (typ 4H) jsou polovodičové materiály potřebné pro výrobu. Během procesu růstu snadno dochází k transformaci krystalické formy, což vede k defektům polymorfních inkluzí. Proto je nutné přesně řídit parametry, jako je poměr křemík-uhlík, gradient teploty růstu, rychlost růstu krystalů a tlak proudění vzduchu. Kromě toho existuje teplotní gradient v tepelném poli růstu monokrystalu karbidu křemíku, což vede k přirozenému vnitřnímu napětí a výsledným dislokacím (dislokace v bazální rovině BPD, šroubová dislokace TSD, hranová dislokace TED) během procesu růstu krystalu, čímž ovlivňující kvalitu a výkon následné epitaxe a zařízení.
(3) Obtížná dopingová kontrola:
Vnášení vnějších nečistot musí být přísně kontrolováno, aby se získal vodivý krystal se směrovým dopováním;
(4) Pomalé tempo růstu:
Rychlost růstu karbidu křemíku je velmi pomalá. Tradiční křemíkové materiály potřebují pouze 3 dny, aby vyrostly do krystalové tyčinky, zatímco krystalové tyčinky z karbidu křemíku potřebují 7 dní. To vede k přirozeně nižší efektivitě výroby karbidu křemíku a velmi omezené produkci.
Na druhou stranu, parametry epitaxního růstu karbidu křemíku jsou extrémně náročné, včetně vzduchotěsnosti zařízení, stability tlaku plynu v reakční komoře, přesného řízení doby zavedení plynu, přesnosti plynu. poměr a přísné řízení teploty nanášení. Zejména se zlepšením úrovně napěťového odporu zařízení výrazně vzrostla obtížnost ovládání základních parametrů epitaxního plátku. Kromě toho se s nárůstem tloušťky epitaxní vrstvy dalším velkým problémem stalo, jak řídit rovnoměrnost odporu a snížit hustotu defektů při zajištění tloušťky. V elektrifikovaném řídicím systému je nutné integrovat vysoce přesné senzory a akční členy, aby bylo zajištěno, že různé parametry lze přesně a stabilně regulovat. Zároveň je klíčová také optimalizace řídicího algoritmu. Musí být schopen upravit strategii řízení v reálném čase podle signálu zpětné vazby, aby se přizpůsobil různým změnám v procesu epitaxního růstu karbidu křemíku.
Hlavní potíže vsubstrát z karbidu křemíkuvýrobní:
Čas odeslání: Jun-07-2024