Relau pertumbuhan kristal adalah peralatan teras untuksilikon karbidapertumbuhan kristal. Ia serupa dengan relau pertumbuhan kristal gred kristal silikon tradisional. Struktur relau tidak begitu rumit. Ia terutamanya terdiri daripada badan relau, sistem pemanasan, mekanisme penghantaran gegelung, pemerolehan vakum dan sistem pengukuran, sistem laluan gas, sistem penyejukan, sistem kawalan, dan lain-lain. Medan haba dan keadaan proses menentukan penunjuk utama bagikristal silikon karbidaseperti kualiti, saiz, kekonduksian dan sebagainya.
Di satu pihak, suhu semasa pertumbuhankristal silikon karbidasangat tinggi dan tidak boleh dipantau. Oleh itu, kesukaran utama terletak pada proses itu sendiri. Kesukaran utama adalah seperti berikut:
(1) Kesukaran dalam kawalan medan haba:
Pemantauan rongga suhu tinggi tertutup adalah sukar dan tidak terkawal. Berbeza daripada peralatan pertumbuhan kristal tarik langsung penyelesaian berasaskan silikon tradisional dengan tahap automasi yang tinggi dan proses pertumbuhan kristal yang boleh diperhatikan dan dikawal, hablur silikon karbida tumbuh dalam ruang tertutup dalam persekitaran suhu tinggi melebihi 2,000 ℃, dan suhu pertumbuhan perlu dikawal dengan tepat semasa pengeluaran, yang menjadikan kawalan suhu sukar;
(2) Kesukaran dalam kawalan bentuk kristal:
Paip mikro, rangkuman polimorfik, terkehel dan kecacatan lain terdedah kepada berlaku semasa proses pertumbuhan, dan ia mempengaruhi dan berkembang antara satu sama lain. Mikropaip (MP) adalah kecacatan jenis melalui dengan saiz beberapa mikron hingga berpuluh-puluh mikron, yang merupakan kecacatan pembunuh peranti. Kristal tunggal silikon karbida termasuk lebih daripada 200 bentuk kristal yang berbeza, tetapi hanya beberapa struktur kristal (jenis 4H) adalah bahan semikonduktor yang diperlukan untuk pengeluaran. Transformasi bentuk kristal mudah berlaku semasa proses pertumbuhan, mengakibatkan kecacatan kemasukan polimorfik. Oleh itu, adalah perlu untuk mengawal parameter dengan tepat seperti nisbah silikon-karbon, kecerunan suhu pertumbuhan, kadar pertumbuhan kristal, dan tekanan aliran udara. Di samping itu, terdapat kecerunan suhu dalam medan haba pertumbuhan kristal tunggal silikon karbida, yang membawa kepada tekanan dalaman asli dan kehelan yang terhasil (kehelan satah basal BPD, kehelan skru TSD, kehelan tepi TED) semasa proses pertumbuhan kristal, dengan itu menjejaskan kualiti dan prestasi epitaksi dan peranti seterusnya.
(3) Kawalan doping yang sukar:
Pengenalan kekotoran luaran mesti dikawal ketat untuk mendapatkan kristal konduktif dengan doping berarah;
(4) Kadar pertumbuhan perlahan:
Kadar pertumbuhan silikon karbida adalah sangat perlahan. Bahan silikon tradisional hanya memerlukan 3 hari untuk membesar menjadi rod kristal, manakala rod kristal silikon karbida memerlukan 7 hari. Ini membawa kepada kecekapan pengeluaran silikon karbida yang lebih rendah secara semula jadi dan pengeluaran yang sangat terhad.
Sebaliknya, parameter pertumbuhan epitaxial silikon karbida sangat menuntut, termasuk kedap udara peralatan, kestabilan tekanan gas dalam ruang tindak balas, kawalan tepat masa pengenalan gas, ketepatan gas. nisbah, dan pengurusan ketat suhu pemendapan. Khususnya, dengan peningkatan tahap rintangan voltan peranti, kesukaran mengawal parameter teras wafer epitaxial telah meningkat dengan ketara. Di samping itu, dengan peningkatan dalam ketebalan lapisan epitaxial, bagaimana untuk mengawal keseragaman rintangan dan mengurangkan ketumpatan kecacatan sambil memastikan ketebalan telah menjadi satu lagi cabaran utama. Dalam sistem kawalan elektrik, adalah perlu untuk menyepadukan sensor dan penggerak ketepatan tinggi untuk memastikan pelbagai parameter boleh dikawal dengan tepat dan stabil. Pada masa yang sama, pengoptimuman algoritma kawalan juga penting. Ia perlu dapat melaraskan strategi kawalan dalam masa nyata mengikut isyarat maklum balas untuk menyesuaikan diri dengan pelbagai perubahan dalam proses pertumbuhan epitaxial silikon karbida.
Kesukaran utama dalamsubstrat silikon karbidapembuatan:
Masa siaran: Jun-07-2024