Kristallide kasvatamise ahi on põhivarustusränikarbiidkristallide kasv. See sarnaneb traditsioonilise kristallilise räni klassi kristallide kasvuahjuga. Ahju struktuur ei ole väga keeruline. See koosneb peamiselt ahju korpusest, küttesüsteemist, mähise ülekandemehhanismist, vaakumi kogumis- ja mõõtesüsteemist, gaasitee süsteemist, jahutussüsteemist, juhtimissüsteemist jne. Soojusväli ja protsessi tingimused määravad põhinäitajadränikarbiidi kristallnagu kvaliteet, suurus, juhtivus ja nii edasi.
Ühelt poolt temperatuur kasvu ajalränikarbiidi kristallon väga kõrge ja seda ei saa jälgida. Seetõttu seisneb peamine raskus protsessis endas. Peamised raskused on järgmised:
(1) Termilise välja juhtimise raskused: suletud kõrge temperatuuriga õõnsuse jälgimine on keeruline ja kontrollimatu. Erinevalt traditsioonilisest ränipõhise lahendusega otsetõmbekristallide kasvatamise seadmetest, millel on kõrge automatiseerituse aste ning jälgitav ja kontrollitav kristallide kasvuprotsess, kasvavad ränikarbiidi kristallid suletud ruumis kõrge temperatuuriga keskkonnas üle 2000 ℃ ja kasvutemperatuuri. vajab tootmise ajal täpselt kontrollimist, mis muudab temperatuuri reguleerimise keeruliseks;
(2) Kristallivormi kontrollimise raskused: kasvuprotsessis võivad tekkida mikrotorud, polümorfsed inklusioonid, dislokatsioonid ja muud defektid, mis mõjutavad ja arendavad üksteist. Mikropiibid (MP) on läbiva tüüpi defektid, mille suurus on mitmest mikronist kuni kümnete mikroniteni, mis on seadmete tapvad defektid. Ränikarbiidi monokristallid sisaldavad rohkem kui 200 erinevat kristallivormi, kuid tootmiseks vajalikud pooljuhtmaterjalid on vaid mõned kristallstruktuurid (4H-tüüpi). Kasvuprotsessi ajal on kristallvormi muundumine lihtne, mille tulemuseks on polümorfsed inklusioonidefektid. Seetõttu on vaja täpselt kontrollida selliseid parameetreid nagu räni-süsiniku suhe, kasvutemperatuuri gradient, kristallide kasvukiirus ja õhuvoolu rõhk. Lisaks on ränikarbiidi monokristallide kasvu termilises väljas temperatuurigradient, mis põhjustab kristallide kasvuprotsessi ajal loomulikku sisemist pinget ja sellest tulenevaid dislokatsioone (basaaltasandi dislokatsioon BPD, kruvidislokatsioon TSD, serva dislokatsioon TED). mis mõjutavad järgnevate epitaksia ja seadmete kvaliteeti ja toimivust.
(3) Raske dopingukontroll: suunatava dopinguga juhtiva kristalli saamiseks tuleb väliste lisandite sisseviimist rangelt kontrollida;
(4) Aeglane kasvukiirus: ränikarbiidi kasvukiirus on väga aeglane. Traditsioonilised ränimaterjalid vajavad kristallvardaks kasvamiseks vaid 3 päeva, ränikarbiidist kristallvardad aga 7 päeva. See toob kaasa loomulikult madalama ränikarbiidi tootmise efektiivsuse ja väga piiratud toodangu.
Teisest küljest on ränikarbiidi epitaksiaalse kasvu parameetrid äärmiselt nõudlikud, sealhulgas seadmete õhutihedus, gaasirõhu stabiilsus reaktsioonikambris, gaasi sisestamise aja täpne juhtimine, gaasi täpsus. suhe ja sadestumise temperatuuri range juhtimine. Eelkõige on seadme pingetakistuse taseme paranemisega oluliselt suurenenud epitaksiaalvahvli põhiparameetrite kontrollimise raskus. Lisaks on epitaksiaalse kihi paksuse suurenemisega teiseks suureks väljakutseks muutunud takistuse ühtluse kontrollimine ja defektide tiheduse vähendamine, tagades samal ajal paksuse. Elektrifitseeritud juhtimissüsteemis on vaja integreerida ülitäpsed andurid ja täiturmehhanismid, et tagada erinevate parameetrite täpne ja stabiilne reguleerimine. Samal ajal on otsustava tähtsusega ka juhtimisalgoritmi optimeerimine. See peab suutma reguleerida juhtimisstrateegiat reaalajas vastavalt tagasiside signaalile, et kohaneda ränikarbiidi epitaksiaalse kasvuprotsessi erinevate muutustega.
Peamised raskusedränikarbiidi substraattootmine:
Postitusaeg: juuni-07-2024