Kristalų augimo krosnis yra pagrindinė įrangasilicio karbidaskristalų augimas. Jis panašus į tradicinę kristalinio silicio kristalų auginimo krosnį. Krosnies konstrukcija nėra labai sudėtinga. Jį daugiausia sudaro krosnies korpusas, šildymo sistema, gyvatuko perdavimo mechanizmas, vakuumo surinkimo ir matavimo sistema, dujų kanalo sistema, aušinimo sistema, valdymo sistema ir kt. Šiluminis laukas ir proceso sąlygos lemia pagrindiniussilicio karbido kristalaskaip kokybė, dydis, laidumas ir pan.
Viena vertus, temperatūra augimo metusilicio karbido kristalasyra labai aukštas ir negali būti stebimas. Todėl pagrindinis sunkumas slypi pačiame procese. Pagrindiniai sunkumai yra šie:
(1) Šiluminio lauko valdymo sunkumai: uždaros aukštos temperatūros ertmės stebėjimas yra sudėtingas ir nekontroliuojamas. Skirtingai nuo tradicinės silicio tirpalo tiesioginio traukimo kristalų auginimo įrangos su aukštu automatizavimo laipsniu ir stebimu bei kontroliuojamu kristalų augimo procesu, silicio karbido kristalai auga uždaroje erdvėje aukštoje temperatūroje, aukštesnėje nei 2000 ℃ ir augimo temperatūroje. gamybos metu reikia tiksliai kontroliuoti, todėl sunku kontroliuoti temperatūrą;
(2) Kristalų formos valdymo sunkumai: augimo proceso metu gali atsirasti mikrovamzdžių, polimorfinių inkliuzų, išnirimų ir kitų defektų, kurie veikia ir vystosi vienas kitam. Mikrovamzdžiai (MP) – tai perėjimo tipo defektai, kurių dydis nuo kelių mikronų iki dešimčių mikronų, kurie yra žudantys prietaisų defektai. Silicio karbido monokristaluose yra daugiau nei 200 skirtingų kristalų formų, tačiau tik kelios kristalų struktūros (4H tipo) yra puslaidininkinės medžiagos, reikalingos gamybai. Augimo proceso metu lengvai įvyksta kristalinės formos transformacija, todėl atsiranda polimorfinių inkliuzų defektų. Todėl būtina tiksliai kontroliuoti tokius parametrus kaip silicio ir anglies santykis, augimo temperatūros gradientas, kristalų augimo greitis ir oro srauto slėgis. Be to, silicio karbido monokristalų augimo šiluminiame lauke yra temperatūros gradientas, dėl kurio kristalų augimo proceso metu atsiranda vidinis įtempis ir dėl to atsirandantys išnirimai (bazinės plokštumos dislokacija BPD, sraigto dislokacija TSD, briaunų dislokacija TED). turinčios įtakos vėlesnių epitaksijų ir prietaisų kokybei ir veikimui.
(3) Sunki dopingo kontrolė: išorinių priemaišų patekimas turi būti griežtai kontroliuojamas, kad būtų gautas laidus kristalas su kryptingu dopingu;
(4) Lėtas augimo greitis: silicio karbido augimo greitis yra labai lėtas. Tradicinėms silicio medžiagoms reikia tik 3 dienų, kad išaugtų į krištolinį strypą, o silicio karbido kristaliniams strypams reikia 7 dienų. Tai lemia natūraliai mažesnį silicio karbido gamybos efektyvumą ir labai ribotą produkciją.
Kita vertus, silicio karbido epitaksinio augimo parametrai yra labai reiklūs, įskaitant įrangos sandarumą, dujų slėgio stabilumą reakcijos kameroje, tikslų dujų įvedimo laiko valdymą, dujų tikslumą. santykis ir griežtas nusodinimo temperatūros valdymas. Visų pirma, pagerėjus įrenginio įtampos atsparumo lygiui, labai padidėjo epitaksinės plokštelės pagrindinių parametrų valdymo sunkumai. Be to, padidėjus epitaksinio sluoksnio storiui, kitu dideliu iššūkiu tapo, kaip kontroliuoti varžos vienodumą ir sumažinti defektų tankį, kartu užtikrinant storį. Į elektrifikuotą valdymo sistemą būtina integruoti didelio tikslumo jutiklius ir pavaras, kad būtų galima tiksliai ir stabiliai reguliuoti įvairius parametrus. Tuo pačiu metu valdymo algoritmo optimizavimas taip pat yra labai svarbus. Ji turi turėti galimybę reguliuoti valdymo strategiją realiu laiku pagal grįžtamojo ryšio signalą, kad prisitaikytų prie įvairių silicio karbido epitaksinio augimo proceso pokyčių.
Pagrindiniai sunkumaisilicio karbido substratasgamyba:
Paskelbimo laikas: 2024-07-07