Kristālu augšanas krāsns ir galvenais aprīkojumssilīcija karbīdskristālu augšana. Tas ir līdzīgs tradicionālajai kristāliskā silīcija klases kristālu augšanas krāsnim. Krāsns struktūra nav īpaši sarežģīta. To galvenokārt veido krāsns korpuss, apkures sistēma, spoļu pārvades mehānisms, vakuuma iegūšanas un mērīšanas sistēma, gāzes plūsmas sistēma, dzesēšanas sistēma, vadības sistēma utt. Termiskais lauks un procesa apstākļi nosaka galvenossilīcija karbīda kristālspiemēram, kvalitāte, izmērs, vadītspēja un tā tālāk.
No vienas puses, temperatūra augšanas laikāsilīcija karbīda kristālsir ļoti augsts, un to nevar uzraudzīt. Tāpēc galvenās grūtības ir pašā procesā. Galvenās grūtības ir šādas:
(1) Grūtības termiskā lauka kontrolē:
Slēgtā augstas temperatūras dobuma uzraudzība ir sarežģīta un nekontrolējama. Atšķirībā no tradicionālajām uz silīcija bāzes veidotajām šķīduma tiešās vilkšanas kristālu augšanas iekārtām ar augstu automatizācijas pakāpi un novērojamu un vadāmu kristālu augšanas procesu, silīcija karbīda kristāli aug slēgtā telpā augstas temperatūras vidē virs 2000 ℃ un augšanas temperatūru. ražošanas laikā ir precīzi jākontrolē, kas apgrūtina temperatūras kontroli;
(2) Grūtības kontrolēt kristāla formu:
Augšanas procesā mēdz rasties mikrocaurules, polimorfi ieslēgumi, dislokācijas un citi defekti, kas viens otru ietekmē un attīsta. Mikrocaurules (MP) ir cauruļu tipa defekti, kuru izmērs ir no vairākiem mikroniem līdz desmitiem mikronu, kas ir ierīču slepkavas defekti. Silīcija karbīda monokristāli ietver vairāk nekā 200 dažādu kristālu formu, bet tikai dažas kristāla struktūras (4H tips) ir pusvadītāju materiāli, kas nepieciešami ražošanai. Kristālu formas transformācija augšanas procesā ir viegli notikusi, kā rezultātā rodas polimorfi ieslēguma defekti. Tāpēc ir nepieciešams precīzi kontrolēt tādus parametrus kā silīcija un oglekļa attiecība, augšanas temperatūras gradients, kristālu augšanas ātrums un gaisa plūsmas spiediens. Turklāt silīcija karbīda monokristālu augšanas termiskajā laukā ir temperatūras gradients, kas kristāla augšanas procesā izraisa dabisku iekšējo spriegumu un no tā izrietošās dislokācijas (bazālās plaknes dislokācija BPD, skrūves dislokācija TSD, malas dislokācija TED). kas ietekmē turpmākās epitaksijas un ierīču kvalitāti un veiktspēju.
(3) Sarežģīta dopinga kontrole:
Ārējo piemaisījumu ievadīšana ir stingri jākontrolē, lai iegūtu vadošu kristālu ar virziena dopingu;
(4) Lēna izaugsme:
Silīcija karbīda augšanas ātrums ir ļoti lēns. Tradicionālajiem silīcija materiāliem ir vajadzīgas tikai 3 dienas, lai tie izaugtu par kristāla stienīti, savukārt silīcija karbīda kristāla stieņiem ir vajadzīgas 7 dienas. Tas rada dabiski zemāku silīcija karbīda ražošanas efektivitāti un ļoti ierobežotu izlaidi.
No otras puses, silīcija karbīda epitaksiālās augšanas parametri ir ārkārtīgi prasīgi, tostarp iekārtas hermētiskums, gāzes spiediena stabilitāte reakcijas kamerā, precīza gāzes ievadīšanas laika kontrole, gāzes precizitāte. attiecību un stingru nogulsnēšanās temperatūras pārvaldību. Jo īpaši, uzlabojot ierīces sprieguma pretestības līmeni, ir ievērojami palielinājušās grūtības kontrolēt epitaksiālās vafeles galvenos parametrus. Turklāt, palielinoties epitaksiskā slāņa biezumam, par vēl vienu lielu izaicinājumu ir kļuvis tas, kā kontrolēt pretestības viendabīgumu un samazināt defektu blīvumu, vienlaikus nodrošinot biezumu. Elektrificētajā vadības sistēmā ir nepieciešams integrēt augstas precizitātes sensorus un izpildmehānismus, lai nodrošinātu dažādu parametru precīzu un stabilu regulēšanu. Tajā pašā laikā izšķiroša nozīme ir arī vadības algoritma optimizācijai. Tam ir jāspēj pielāgot vadības stratēģiju reāllaikā atbilstoši atgriezeniskās saites signālam, lai pielāgotos dažādām izmaiņām silīcija karbīda epitaksiālās augšanas procesā.
Galvenās grūtībassilīcija karbīda substrātsražošana:
Publicēšanas laiks: 07.07.2024