De kristalgroeioven is de kernuitrusting hiervoorsiliciumcarbidekristal groei. Het is vergelijkbaar met de traditionele kristalgroeioven van kristallijne siliciumkwaliteit. De ovenstructuur is niet erg ingewikkeld. Het bestaat hoofdzakelijk uit een ovenlichaam, een verwarmingssysteem, een spoeltransmissiemechanisme, een vacuümverwervings- en meetsysteem, een gaspadsysteem, een koelsysteem, een controlesysteem, enz. Het thermische veld en de procesomstandigheden bepalen de belangrijkste indicatoren vansiliciumcarbide kristalzoals kwaliteit, grootte, geleidbaarheid enzovoort.
Enerzijds de temperatuur tijdens de groei vansiliciumcarbide kristalis zeer hoog en kan niet worden gecontroleerd. Daarom ligt de grootste moeilijkheid in het proces zelf. De belangrijkste moeilijkheden zijn als volgt:
(1) Moeilijkheden bij thermische veldcontrole: Het monitoren van de gesloten hogetemperatuurholte is moeilijk en oncontroleerbaar. Anders dan de traditionele, op silicium gebaseerde, direct-pull kristalgroeiapparatuur met een hoge mate van automatisering en een waarneembaar en controleerbaar kristalgroeiproces, groeien siliciumcarbidekristallen in een gesloten ruimte in een omgeving met hoge temperaturen boven 2.000 ℃, en de groeitemperatuur moet tijdens de productie nauwkeurig worden gecontroleerd, wat temperatuurbeheersing moeilijk maakt;
(2) Moeilijkheden bij het beheersen van de kristalvorm: micropijpen, polymorfe insluitsels, dislocaties en andere defecten kunnen tijdens het groeiproces gemakkelijk optreden, en ze beïnvloeden en evolueren elkaar. Micropipes (MP) zijn doorlopende defecten met een grootte van enkele microns tot tientallen microns, die dodelijke defecten van apparaten zijn. Eénkristallen van siliciumcarbide omvatten meer dan 200 verschillende kristalvormen, maar slechts enkele kristalstructuren (4H-type) zijn de halfgeleidermaterialen die nodig zijn voor de productie. Kristalvormtransformatie vindt gemakkelijk plaats tijdens het groeiproces, wat resulteert in polymorfe inclusiedefecten. Daarom is het noodzakelijk om parameters zoals de silicium-koolstofverhouding, de groeitemperatuurgradiënt, de kristalgroeisnelheid en de luchtstroomdruk nauwkeurig te controleren. Bovendien is er een temperatuurgradiënt in het thermische veld van de monokristallijne groei van siliciumcarbide, wat leidt tot natuurlijke interne spanning en de daaruit voortvloeiende dislocaties (dislocatie van het basisvlak BPD, schroefdislocatie TSD, randdislocatie TED) tijdens het kristalgroeiproces. die de kwaliteit en prestaties van daaropvolgende epitaxie en apparaten beïnvloeden.
(3) Moeilijke dopingcontrole: de introductie van externe onzuiverheden moet strikt worden gecontroleerd om een geleidend kristal met gerichte doping te verkrijgen;
(4) Langzame groeisnelheid: De groeisnelheid van siliciumcarbide is erg langzaam. Traditionele siliciummaterialen hebben slechts 3 dagen nodig om uit te groeien tot een kristalstaaf, terwijl siliciumcarbide-kristalstaven 7 dagen nodig hebben. Dit leidt tot een natuurlijk lagere productie-efficiëntie van siliciumcarbide en een zeer beperkte productie.
Aan de andere kant zijn de parameters van de epitaxiale groei van siliciumcarbide buitengewoon veeleisend, waaronder de luchtdichtheid van de apparatuur, de stabiliteit van de gasdruk in de reactiekamer, de nauwkeurige controle van de gasintroductietijd, de nauwkeurigheid van de gastoevoer. verhouding, en het strikte beheer van de depositietemperatuur. Met de verbetering van het spanningsweerstandsniveau van het apparaat is in het bijzonder de moeilijkheid van het controleren van de kernparameters van de epitaxiale wafel aanzienlijk toegenomen. Bovendien is, met de toename van de dikte van de epitaxiale laag, het beheersen van de uniformiteit van de soortelijke weerstand en het verminderen van de defectdichtheid terwijl de dikte wordt gewaarborgd een andere grote uitdaging geworden. In het geëlektrificeerde besturingssysteem is het noodzakelijk om uiterst nauwkeurige sensoren en actuatoren te integreren om ervoor te zorgen dat verschillende parameters nauwkeurig en stabiel kunnen worden geregeld. Tegelijkertijd is ook de optimalisatie van het besturingsalgoritme cruciaal. Het moet in staat zijn om de regelstrategie in realtime aan te passen op basis van het feedbacksignaal om zich aan te passen aan verschillende veranderingen in het epitaxiale groeiproces van siliciumcarbide.
Belangrijkste moeilijkheden bijsiliciumcarbide substraatproductie:
Posttijd: 07-jun-2024