Tungku pertumbuhan kristal adalah peralatan intisilikon karbidapertumbuhan kristal. Hal ini mirip dengan tungku pertumbuhan kristal kelas silikon kristal tradisional. Struktur tungku tidak terlalu rumit. Hal ini terutama terdiri dari badan tungku, sistem pemanas, mekanisme transmisi koil, sistem akuisisi dan pengukuran vakum, sistem jalur gas, sistem pendingin, sistem kontrol, dll. Medan termal dan kondisi proses menentukan indikator utama darikristal silikon karbidaseperti kualitas, ukuran, konduktivitas dan sebagainya.
Di satu sisi, suhu selama pertumbuhankristal silikon karbidasangat tinggi dan tidak dapat dipantau. Oleh karena itu, kesulitan utama terletak pada proses itu sendiri. Kesulitan utama adalah sebagai berikut:
(1) Kesulitan dalam pengendalian medan termal: Pemantauan rongga suhu tinggi yang tertutup sulit dan tidak terkendali. Berbeda dari peralatan pertumbuhan kristal tarik langsung solusi berbasis silikon tradisional dengan otomatisasi tingkat tinggi serta proses pertumbuhan kristal yang dapat diamati dan dikendalikan, kristal silikon karbida tumbuh di ruang tertutup di lingkungan bersuhu tinggi di atas 2.000℃, dan suhu pertumbuhan perlu dikontrol secara tepat selama produksi, sehingga pengendalian suhu menjadi sulit;
(2) Kesulitan dalam pengendalian bentuk kristal: pipa mikro, inklusi polimorfik, dislokasi, dan cacat lainnya cenderung terjadi selama proses pertumbuhan, dan semuanya saling mempengaruhi dan berevolusi. Micropipes (MP) adalah cacat tipe tembus dengan ukuran beberapa mikron hingga puluhan mikron, yang merupakan cacat mematikan pada perangkat. Kristal tunggal silikon karbida mencakup lebih dari 200 bentuk kristal yang berbeda, tetapi hanya beberapa struktur kristal (tipe 4H) yang merupakan bahan semikonduktor yang diperlukan untuk produksi. Transformasi bentuk kristal mudah terjadi selama proses pertumbuhan sehingga mengakibatkan cacat inklusi polimorfik. Oleh karena itu, parameter seperti rasio silikon-karbon, gradien suhu pertumbuhan, laju pertumbuhan kristal, dan tekanan aliran udara perlu dikontrol secara akurat. Selain itu, terdapat gradien suhu di bidang termal pertumbuhan kristal tunggal silikon karbida, yang menyebabkan tegangan internal asli dan dislokasi yang dihasilkan (dislokasi bidang basal BPD, dislokasi sekrup TSD, dislokasi tepi TED) selama proses pertumbuhan kristal, sehingga mempengaruhi kualitas dan kinerja epitaksi dan perangkat berikutnya.
(3) Kontrol doping yang sulit: Pemasukan pengotor eksternal harus dikontrol secara ketat untuk mendapatkan kristal konduktif dengan doping terarah;
(4) Laju pertumbuhan lambat: Laju pertumbuhan silikon karbida sangat lambat. Bahan silikon tradisional hanya membutuhkan waktu 3 hari untuk tumbuh menjadi batang kristal, sedangkan batang kristal silikon karbida membutuhkan waktu 7 hari. Hal ini menyebabkan efisiensi produksi silikon karbida yang lebih rendah secara alami dan keluaran yang sangat terbatas.
Di sisi lain, parameter pertumbuhan epitaksi silikon karbida sangat menuntut, termasuk kedap udara peralatan, stabilitas tekanan gas di ruang reaksi, kontrol waktu pemasukan gas yang tepat, dan keakuratan gas. rasio, dan manajemen suhu deposisi yang ketat. Khususnya, dengan peningkatan tingkat resistansi tegangan perangkat, kesulitan dalam mengontrol parameter inti wafer epitaksi telah meningkat secara signifikan. Selain itu, dengan bertambahnya ketebalan lapisan epitaksial, bagaimana mengontrol keseragaman resistivitas dan mengurangi kepadatan cacat sekaligus memastikan ketebalan telah menjadi tantangan besar lainnya. Dalam sistem kendali berlistrik, perlu diintegrasikan sensor dan aktuator berpresisi tinggi untuk memastikan berbagai parameter dapat diatur secara akurat dan stabil. Pada saat yang sama, optimalisasi algoritma kontrol juga penting. Ia harus mampu menyesuaikan strategi pengendalian secara real time sesuai dengan sinyal umpan balik untuk beradaptasi dengan berbagai perubahan dalam proses pertumbuhan epitaksi silikon karbida.
Kesulitan utama dalamsubstrat silikon karbidamanufaktur:
Waktu posting: 07 Juni 2024