O forno de crecemento de cristal é o equipo principal paracarburo de siliciocrecemento dos cristais. É semellante ao forno de crecemento de cristal de grao de silicio cristalino tradicional. A estrutura do forno non é moi complicada. Está composto principalmente por corpo do forno, sistema de calefacción, mecanismo de transmisión de bobinas, sistema de adquisición e medición de baleiro, sistema de ruta de gas, sistema de refrixeración, sistema de control, etc. O campo térmico e as condicións do proceso determinan os indicadores clave decristal de carburo de siliciocomo calidade, tamaño, condutividade, etc.
Por unha banda, a temperatura durante o crecemento decristal de carburo de silicioé moi alto e non se pode controlar. Polo tanto, a principal dificultade reside no propio proceso. As principais dificultades son as seguintes:
(1) Dificultade no control do campo térmico:
O seguimento da cavidade pechada de alta temperatura é difícil e incontrolable. A diferenza dos equipos tradicionais de crecemento de cristais de tracción directa con solucións a base de silicio cun alto grao de automatización e proceso de crecemento de cristais observables e controlables, os cristais de carburo de silicio crecen nun espazo pechado nun ambiente de alta temperatura superior a 2.000 ℃ e a temperatura de crecemento. debe controlarse con precisión durante a produción, o que dificulta o control da temperatura;
(2) Dificultade no control da forma de cristal:
Os microtubos, inclusións polimórficas, luxacións e outros defectos son propensos a producirse durante o proceso de crecemento, e inflúen e evolucionan mutuamente. Os microtubos (MP) son defectos de tipo pasante cun tamaño de varias micras a decenas de micras, que son defectos mortales dos dispositivos. Os cristais simples de carburo de silicio inclúen máis de 200 formas de cristal diferentes, pero só algunhas estruturas cristalinas (tipo 4H) son os materiais semicondutores necesarios para a produción. A transformación da forma cristalina é fácil de producirse durante o proceso de crecemento, producindo defectos de inclusión polimórfico. Polo tanto, é necesario controlar con precisión parámetros como a relación silicio-carbono, o gradiente de temperatura de crecemento, a taxa de crecemento dos cristais e a presión do fluxo de aire. Ademais, hai un gradiente de temperatura no campo térmico do crecemento de cristales únicos de carburo de silicio, que leva a tensión interna nativa e as luxacións resultantes (dislocación do plano basal BPD, luxación do parafuso TSD, dislocación do bordo TED) durante o proceso de crecemento do cristal, polo que afectando a calidade e o rendemento da epitaxia e dos dispositivos posteriores.
(3) Control de dopaxe difícil:
A introdución de impurezas externas debe controlarse estritamente para obter un cristal condutor con dopaxe direccional;
(4) Taxa de crecemento lenta:
A taxa de crecemento do carburo de silicio é moi lenta. Os materiais tradicionais de silicio só necesitan 3 días para converterse nunha varilla de cristal, mentres que as varillas de cristal de carburo de silicio necesitan 7 días. Isto leva a unha eficiencia de produción naturalmente menor de carburo de silicio e unha produción moi limitada.
Por outra banda, os parámetros de crecemento epitaxial de carburo de silicio son moi esixentes, incluíndo a estanqueidade do equipo, a estabilidade da presión do gas na cámara de reacción, o control preciso do tempo de introdución do gas, a precisión do gas. relación, e a xestión estrita da temperatura de deposición. En particular, coa mellora do nivel de resistencia de tensión do dispositivo, a dificultade de controlar os parámetros fundamentais da oblea epitaxial aumentou significativamente. Ademais, co aumento do espesor da capa epitaxial, como controlar a uniformidade da resistividade e reducir a densidade de defectos ao tempo que se garante o grosor converteuse nun reto importante. No sistema de control electrificado, é necesario integrar sensores e actuadores de alta precisión para garantir que varios parámetros poidan ser regulados de forma precisa e estable. Ao mesmo tempo, a optimización do algoritmo de control tamén é crucial. Debe ser capaz de axustar a estratexia de control en tempo real segundo o sinal de retroalimentación para adaptarse a varios cambios no proceso de crecemento epitaxial de carburo de silicio.
Principais dificultades ensubstrato de carburo de siliciofabricación:
Hora de publicación: 07-06-2024