Krystallvekstovnen er kjerneutstyret forsilisiumkarbidkrystallvekst. Den ligner på den tradisjonelle krystallvekstovnen av krystallinsk silisiumkvalitet. Ovnsstrukturen er ikke veldig komplisert. Den er hovedsakelig sammensatt av ovnskropp, varmesystem, spoleoverføringsmekanisme, vakuuminnsamlings- og målesystem, gassbanesystem, kjølesystem, kontrollsystem, etc. Det termiske feltet og prosessforholdene bestemmer nøkkelindikatorene forsilisiumkarbidkrystallsom kvalitet, størrelse, ledningsevne og så videre.
På den ene siden temperaturen under veksten avsilisiumkarbidkrystaller svært høy og kan ikke overvåkes. Derfor ligger hovedproblemet i selve prosessen. De viktigste vanskelighetene er som følger:
(1) Vanskeligheter med termisk feltkontroll:
Overvåkingen av det lukkede høytemperaturhulrommet er vanskelig og ukontrollerbart. Forskjellig fra den tradisjonelle silisiumbaserte løsningen direkte-pull krystallvekstutstyr med høy grad av automatisering og observerbar og kontrollerbar krystallvekstprosess, vokser silisiumkarbidkrystaller i et lukket rom i et miljø med høy temperatur over 2000 ℃, og veksttemperaturen må kontrolleres nøyaktig under produksjonen, noe som gjør temperaturkontroll vanskelig;
(2) Vanskeligheter med kontroll av krystallform:
Mikrorør, polymorfe inneslutninger, dislokasjoner og andre defekter er tilbøyelige til å oppstå under vekstprosessen, og de påvirker og utvikler hverandre. Mikrorør (MP) er gjennomgangsdefekter med en størrelse på flere mikron til titalls mikron, som er drepende defekter på enheter. Silisiumkarbid-enkelkrystaller inkluderer mer enn 200 forskjellige krystallformer, men bare noen få krystallstrukturer (4H-type) er halvledermaterialene som kreves for produksjon. Transformasjon av krystallform er lett å skje under vekstprosessen, noe som resulterer i polymorfe inklusjonsdefekter. Derfor er det nødvendig å nøyaktig kontrollere parametere som silisium-karbonforhold, veksttemperaturgradient, krystallveksthastighet og luftstrømtrykk. I tillegg er det en temperaturgradient i det termiske feltet av silisiumkarbid enkrystallvekst, noe som fører til naturlig intern stress og de resulterende dislokasjonene (basalplandislokasjon BPD, skruedislokasjon TSD, kantdislokasjon TED) under krystallvekstprosessen, og dermed påvirker kvaliteten og ytelsen til påfølgende epitaksi og enheter.
(3) Vanskelig dopingkontroll:
Innføringen av eksterne urenheter må kontrolleres strengt for å oppnå en ledende krystall med retningsbestemt doping;
(4) Langsom veksthastighet:
Veksthastigheten til silisiumkarbid er veldig langsom. Tradisjonelle silisiummaterialer trenger bare 3 dager for å vokse til en krystallstav, mens silisiumkarbidkrystallstaver trenger 7 dager. Dette fører til en naturlig lavere produksjonseffektivitet av silisiumkarbid og svært begrenset produksjon.
På den annen side er parametrene for epitaksial silisiumkarbidvekst ekstremt krevende, inkludert lufttettheten til utstyret, stabiliteten til gasstrykket i reaksjonskammeret, den nøyaktige kontrollen av gassintroduksjonstiden, nøyaktigheten til gassen forhold, og streng styring av avsetningstemperaturen. Spesielt, med forbedringen av enhetens spenningsmotstandsnivå, har vanskeligheten med å kontrollere kjerneparametrene til den epitaksiale waferen økt betydelig. I tillegg, med økningen i tykkelsen på det epitaksiale laget, har det blitt en annen stor utfordring hvordan man kan kontrollere jevnheten til resistiviteten og redusere defekttettheten samtidig som man sikrer tykkelsen. I det elektrifiserte kontrollsystemet er det nødvendig å integrere høypresisjonssensorer og aktuatorer for å sikre at ulike parametere kan reguleres nøyaktig og stabilt. Samtidig er optimeringen av kontrollalgoritmen også avgjørende. Den må være i stand til å justere kontrollstrategien i sanntid i henhold til tilbakemeldingssignalet for å tilpasse seg ulike endringer i silisiumkarbid-epitaksial vekstprosessen.
Hovedvansker isilisiumkarbidsubstratproduksjon:
Innleggstid: Jun-07-2024