Peć za rast kristala osnovna je oprema zasilicijev karbidrast kristala. Sličan je tradicionalnoj peći za rast kristala od kristalnog silicija. Struktura peći nije vrlo komplicirana. Uglavnom se sastoji od tijela peći, sustava grijanja, mehanizma prijenosa zavojnice, sustava za prikupljanje i mjerenje vakuuma, sustava plinskog puta, sustava hlađenja, upravljačkog sustava itd. Toplinsko polje i uvjeti procesa određuju ključne pokazateljekristal silicijevog karbidapoput kvalitete, veličine, vodljivosti i tako dalje.
S jedne strane, temperatura tijekom rastakristal silicijevog karbidaje vrlo visoka i ne može se pratiti. Stoga je glavna poteškoća u samom procesu. Glavne poteškoće su sljedeće:
(1) Poteškoće u kontroli toplinskog polja: Praćenje zatvorene visokotemperaturne šupljine je teško i nekontrolirano. Za razliku od tradicionalne opreme za rast kristala s izravnim povlačenjem na bazi silicija s visokim stupnjem automatizacije i vidljivim i kontroliranim procesom rasta kristala, kristali silicij karbida rastu u zatvorenom prostoru u okruženju visoke temperature iznad 2000 ℃, a temperatura rasta potrebno je precizno kontrolirati tijekom proizvodnje, što otežava kontrolu temperature;
(2) Poteškoće u kontroli oblika kristala: mikrocijevi, polimorfne inkluzije, dislokacije i drugi defekti skloni su pojavi tijekom procesa rasta te utječu i međusobno se razvijaju. Mikrocijevi (MP) su prolazni defekti veličine od nekoliko mikrona do desetaka mikrona, koji su ubojiti defekti uređaja. Monokristali silicijevog karbida uključuju više od 200 različitih kristalnih oblika, ali samo nekoliko kristalnih struktura (tip 4H) su poluvodički materijali potrebni za proizvodnju. Tijekom procesa rasta lako se događa transformacija kristalnog oblika, što rezultira defektima polimorfne inkluzije. Stoga je potrebno precizno kontrolirati parametre kao što su omjer silicij-ugljik, gradijent temperature rasta, brzina rasta kristala i tlak protoka zraka. Osim toga, postoji temperaturni gradijent u toplinskom polju rasta monokristala silicijevog karbida, što dovodi do prirodnog unutarnjeg naprezanja i rezultirajućih dislokacija (dislokacija u bazalnoj ravnini BPD, dislokacija s vijkom TSD, rubna dislokacija TED) tijekom procesa rasta kristala, čime koji utječu na kvalitetu i učinkovitost naknadne epitaksije i uređaja.
(3) Teška kontrola dopinga: uvođenje vanjskih nečistoća mora biti strogo kontrolirano kako bi se dobio vodljivi kristal s usmjerenim dopiranjem;
(4) Spora stopa rasta: Stopa rasta silicijevog karbida je vrlo spora. Tradicionalnim silicijskim materijalima potrebno je samo 3 dana da prerastu u kristalnu šipku, dok kristalnim šipkama od silicij karbida treba 7 dana. To dovodi do prirodno niže proizvodne učinkovitosti silicijevog karbida i vrlo ograničene proizvodnje.
S druge strane, parametri epitaksijskog rasta silicijevog karbida su iznimno zahtjevni, uključujući zrakopropusnost opreme, stabilnost tlaka plina u reakcijskoj komori, preciznu kontrolu vremena uvođenja plina, točnost plina omjer i strogo upravljanje temperaturom taloženja. Konkretno, s poboljšanjem razine naponskog otpora uređaja, poteškoće u kontroli ključnih parametara epitaksijalne pločice su se značajno povećale. Osim toga, s povećanjem debljine epitaksijalnog sloja, kako kontrolirati ujednačenost otpora i smanjiti gustoću defekata uz osiguravanje debljine postao je još jedan veliki izazov. U elektrificirani sustav upravljanja potrebno je integrirati senzore i aktuatore visoke preciznosti kako bi se osiguralo da se različiti parametri mogu točno i stabilno regulirati. Istovremeno, optimizacija upravljačkog algoritma također je ključna. Mora biti u mogućnosti prilagoditi strategiju upravljanja u stvarnom vremenu prema povratnom signalu kako bi se prilagodio različitim promjenama u procesu epitaksijalnog rasta silicijevog karbida.
Glavne poteškoće usupstrat od silicij karbidaproizvodnja:
Vrijeme objave: 7. lipnja 2024