Krystalvækstovnen er kerneudstyret tilsiliciumcarbidkrystalvækst. Det ligner den traditionelle krystalvækstovn af krystallinsk siliciumkvalitet. Ovnstrukturen er ikke særlig kompliceret. Det er hovedsageligt sammensat af ovnlegeme, varmesystem, spoletransmissionsmekanisme, vakuumopsamlings- og målesystem, gasvejsystem, kølesystem, kontrolsystem osv. Det termiske felt og procesforhold bestemmer nøgleindikatorerne forsiliciumcarbid krystalsom kvalitet, størrelse, ledningsevne og så videre.
På den ene side temperaturen under væksten afsiliciumcarbid krystaler meget høj og kan ikke overvåges. Derfor ligger den største vanskelighed i selve processen. De vigtigste vanskeligheder er som følger:
(1) Vanskeligheder ved termisk feltkontrol: Overvågningen af det lukkede højtemperaturhulrum er vanskelig og ukontrollerbar. Forskellig fra den traditionelle siliciumbaserede løsning, direkte-pull krystalvækstudstyr med en høj grad af automatisering og observerbar og kontrollerbar krystalvækstproces, vokser siliciumcarbidkrystaller i et lukket rum i et højtemperaturmiljø over 2.000 ℃ og væksttemperaturen skal kontrolleres præcist under produktionen, hvilket gør temperaturkontrol vanskelig;
(2) Vanskeligheder med krystalformkontrol: mikrorør, polymorfe indeslutninger, dislokationer og andre defekter er tilbøjelige til at forekomme under vækstprocessen, og de påvirker og udvikler hinanden. Mikrorør (MP) er gennemgangsdefekter med en størrelse på flere mikrometer til titusinder af mikrometer, som er dræbende defekter i enheder. Siliciumcarbid-enkeltkrystaller omfatter mere end 200 forskellige krystalformer, men kun nogle få krystalstrukturer (4H-type) er de halvledermaterialer, der kræves til produktion. Transformation af krystalform er let at finde under vækstprocessen, hvilket resulterer i polymorfe inklusionsdefekter. Derfor er det nødvendigt nøjagtigt at kontrollere parametre såsom silicium-carbon-forhold, væksttemperaturgradient, krystalvæksthastighed og luftstrømstryk. Derudover er der en temperaturgradient i det termiske felt af siliciumcarbid-enkeltkrystalvækst, hvilket fører til naturlig intern stress og de resulterende dislokationer (basalplandislokation BPD, skruedislokation TSD, kantdislokation TED) under krystalvækstprocessen, derved påvirker kvaliteten og ydeevnen af efterfølgende epitaksi og enheder.
(3) Vanskelig dopingkontrol: Indførelsen af eksterne urenheder skal kontrolleres strengt for at opnå en ledende krystal med retningsbestemt doping;
(4) Langsom væksthastighed: Væksthastigheden af siliciumcarbid er meget langsom. Traditionelle siliciummaterialer behøver kun 3 dage for at vokse til en krystalstav, mens siliciumcarbidkrystalstænger har brug for 7 dage. Dette fører til en naturligt lavere produktionseffektivitet af siliciumcarbid og meget begrænset produktion.
På den anden side er parametrene for epitaksial siliciumcarbidvækst ekstremt krævende, herunder udstyrets lufttæthed, stabiliteten af gastrykket i reaktionskammeret, den præcise kontrol af gasindføringstiden, gassens nøjagtighed forhold, og den strenge styring af aflejringstemperaturen. Især med forbedringen af enhedens spændingsmodstandsniveau er vanskeligheden med at kontrollere kerneparametrene for den epitaksiale wafer steget betydeligt. Derudover er det med stigningen i tykkelsen af det epitaksiale lag blevet en anden stor udfordring, hvordan man kontrollerer ensartetheden af resistiviteten og reducerer defektdensiteten og samtidig sikrer tykkelsen. I det elektrificerede styresystem er det nødvendigt at integrere højpræcisionssensorer og aktuatorer for at sikre, at forskellige parametre kan reguleres nøjagtigt og stabilt. Samtidig er optimeringen af styrealgoritmen også afgørende. Det skal være i stand til at justere kontrolstrategien i realtid i henhold til feedbacksignalet for at tilpasse sig forskellige ændringer i siliciumcarbid-epitaksialvækstprocessen.
Vigtigste vanskeligheder isiliciumcarbid substratfremstilling:
Posttid: 07-jun-2024