Il forno per la crescita dei cristalli è l'attrezzatura principale percarburo di siliciocrescita dei cristalli. È simile al tradizionale forno per la crescita dei cristalli di silicio cristallino. La struttura del forno non è molto complicata. È composto principalmente da corpo del forno, sistema di riscaldamento, meccanismo di trasmissione della bobina, sistema di acquisizione e misurazione del vuoto, sistema di percorso del gas, sistema di raffreddamento, sistema di controllo, ecc. Il campo termico e le condizioni di processo determinano gli indicatori chiave dicristallo di carburo di siliciocome qualità, dimensione, conduttività e così via.
Da un lato, la temperatura durante la crescitacristallo di carburo di silicioè molto elevato e non può essere monitorato. Pertanto, la difficoltà principale risiede nel processo stesso. Le principali difficoltà sono le seguenti:
(1) Difficoltà nel controllo del campo termico: il monitoraggio della cavità chiusa ad alta temperatura è difficile e incontrollabile. Diversamente dalle tradizionali apparecchiature per la crescita dei cristalli a estrazione diretta con soluzioni a base di silicio con un elevato grado di automazione e un processo di crescita dei cristalli osservabile e controllabile, i cristalli di carburo di silicio crescono in uno spazio chiuso in un ambiente ad alta temperatura superiore a 2.000 ℃ e la temperatura di crescita deve essere controllato con precisione durante la produzione, il che rende difficile il controllo della temperatura;
(2) Difficoltà nel controllo della forma cristallina: microtubi, inclusioni polimorfiche, dislocazioni e altri difetti tendono a verificarsi durante il processo di crescita e si influenzano e si evolvono a vicenda. I microtubi (MP) sono difetti passanti con dimensioni da diversi micron a decine di micron, che sono difetti killer dei dispositivi. I cristalli singoli di carburo di silicio comprendono più di 200 diverse forme cristalline, ma solo poche strutture cristalline (tipo 4H) sono i materiali semiconduttori necessari per la produzione. La trasformazione della forma cristallina è facile che avvenga durante il processo di crescita, con conseguenti difetti di inclusione polimorfica. Pertanto, è necessario controllare accuratamente parametri quali il rapporto silicio-carbonio, il gradiente della temperatura di crescita, il tasso di crescita dei cristalli e la pressione del flusso d'aria. Inoltre, esiste un gradiente di temperatura nel campo termico della crescita del singolo cristallo di carburo di silicio, che porta allo stress interno nativo e alle conseguenti dislocazioni (dislocazione del piano basale BPD, dislocazione a vite TSD, dislocazione del bordo TED) durante il processo di crescita dei cristalli, quindi influenzando la qualità e le prestazioni della successiva epitassia e dei dispositivi.
(3) Controllo antidoping difficile: l'introduzione di impurità esterne deve essere rigorosamente controllata per ottenere un cristallo conduttivo con drogaggio direzionale;
(4) Tasso di crescita lento: il tasso di crescita del carburo di silicio è molto lento. I materiali tradizionali in silicio necessitano solo di 3 giorni per trasformarsi in una bacchetta di cristallo, mentre le bacchette di cristallo di carburo di silicio necessitano di 7 giorni. Ciò porta ad un'efficienza produttiva naturalmente inferiore del carburo di silicio e ad una produzione molto limitata.
D'altro canto, i parametri della crescita epitassiale del carburo di silicio sono estremamente impegnativi, tra cui l'ermeticità delle apparecchiature, la stabilità della pressione del gas nella camera di reazione, il controllo preciso del tempo di introduzione del gas, l'accuratezza del gas rapporto e la rigorosa gestione della temperatura di deposizione. In particolare, con il miglioramento del livello di resistenza alla tensione del dispositivo, la difficoltà di controllare i parametri fondamentali del wafer epitassiale è aumentata in modo significativo. Inoltre, con l'aumento dello spessore dello strato epitassiale, come controllare l'uniformità della resistività e ridurre la densità dei difetti garantendo allo stesso tempo lo spessore è diventata un'altra grande sfida. Nel sistema di controllo elettrificato è necessario integrare sensori e attuatori ad alta precisione per garantire che vari parametri possano essere regolati in modo accurato e stabile. Allo stesso tempo è fondamentale anche l’ottimizzazione dell’algoritmo di controllo. Deve essere in grado di adattare la strategia di controllo in tempo reale in base al segnale di feedback per adattarsi ai vari cambiamenti nel processo di crescita epitassiale del carburo di silicio.
Principali difficoltà nelsubstrato di carburo di silicioproduzione:
Orario di pubblicazione: 07-giu-2024