Podstawowym wyposażeniem jest piec do wzrostu kryształówwęglik krzemuwzrost kryształów. Jest podobny do tradycyjnego pieca do wzrostu kryształów z krzemu krystalicznego. Konstrukcja pieca nie jest bardzo skomplikowana. Składa się głównie z korpusu pieca, układu grzewczego, mechanizmu przenoszenia cewki, układu pozyskiwania i pomiaru próżni, układu ścieżki gazowej, układu chłodzenia, układu sterowania itp. Pole termiczne i warunki procesu określają kluczowe wskaźnikikryształ węglika krzemujak jakość, rozmiar, przewodność i tak dalej.
Z jednej strony temperatura podczas wzrostukryształ węglika krzemujest bardzo wysoki i nie można go monitorować. Dlatego główna trudność leży w samym procesie. Główne trudności są następujące:
(1) Trudności w kontroli pola termicznego: Monitorowanie zamkniętej wnęki o wysokiej temperaturze jest trudne i niekontrolowane. W odróżnieniu od tradycyjnego sprzętu do hodowli kryształów z bezpośrednim wyciąganiem na bazie krzemu, charakteryzującego się wysokim stopniem automatyzacji oraz obserwowalnym i kontrolowanym procesem wzrostu kryształów, kryształy węglika krzemu rosną w zamkniętej przestrzeni w środowisku o wysokiej temperaturze powyżej 2000 ℃, a temperatura wzrostu wymaga precyzyjnej kontroli podczas produkcji, co utrudnia kontrolę temperatury;
(2) Trudności w kontrolowaniu formy krystalicznej: mikrorurki, wtrącenia polimorficzne, dyslokacje i inne defekty mogą pojawiać się w procesie wzrostu oraz wpływają na siebie i ewoluują. Mikrorurki (MP) to defekty typu przelotowego o wielkości od kilku mikronów do kilkudziesięciu mikronów, które są zabójczymi defektami urządzeń. Monokryształy węglika krzemu obejmują ponad 200 różnych form krystalicznych, ale tylko kilka struktur krystalicznych (typu 4H) to materiały półprzewodnikowe wymagane do produkcji. Transformacja postaci krystalicznej łatwo zachodzi w procesie wzrostu, co powoduje polimorficzne defekty inkluzji. Dlatego konieczna jest dokładna kontrola parametrów, takich jak stosunek krzemu do węgla, gradient temperatury wzrostu, szybkość wzrostu kryształów i ciśnienie przepływu powietrza. Ponadto w polu termicznym wzrostu monokryształu węglika krzemu występuje gradient temperatury, który prowadzi do rodzimych naprężeń wewnętrznych i wynikających z nich dyslokacji (przemieszczenie płaszczyzny podstawowej BPD, przemieszczenie śrubowe TSD, przemieszczenie krawędzi TED) podczas procesu wzrostu kryształów, a tym samym wpływając na jakość i wydajność późniejszej epitaksji i urządzeń.
(3) Trudna kontrola domieszkowania: Wprowadzenie zanieczyszczeń zewnętrznych musi być ściśle kontrolowane, aby uzyskać kryształ przewodzący z domieszką kierunkową;
(4) Powolne tempo wzrostu: Tempo wzrostu węglika krzemu jest bardzo powolne. Tradycyjne materiały krzemowe potrzebują tylko 3 dni, aby wyrosnąć na kryształowy pręt, podczas gdy kryształowe pręty z węglika krzemu potrzebują 7 dni. Prowadzi to do naturalnie niższej wydajności produkcji węglika krzemu i bardzo ograniczonej wydajności.
Z drugiej strony parametry wzrostu epitaksjalnego węglika krzemu są niezwykle wymagające, w tym szczelność sprzętu, stabilność ciśnienia gazu w komorze reakcyjnej, precyzyjna kontrola czasu wprowadzenia gazu, dokładność gazu stosunek i ścisłe zarządzanie temperaturą osadzania. W szczególności wraz ze wzrostem poziomu rezystancji napięciowej urządzenia znacznie wzrosła trudność kontrolowania parametrów rdzenia płytki epitaksjalnej. Ponadto wraz ze wzrostem grubości warstwy epitaksjalnej kolejnym poważnym wyzwaniem stało się kontrolowanie równomierności rezystywności i zmniejszanie gęstości defektów przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiedniej grubości. W zelektryfikowanym systemie sterowania konieczna jest integracja precyzyjnych czujników i elementów wykonawczych, aby zapewnić dokładną i stabilną regulację różnych parametrów. Jednocześnie istotna jest także optymalizacja algorytmu sterowania. Musi mieć możliwość dostosowania strategii sterowania w czasie rzeczywistym zgodnie z sygnałem zwrotnym, aby dostosować się do różnych zmian w procesie epitaksjalnego wzrostu węglika krzemu.
Główne trudności wpodłoże z węglika krzemuprodukcja:
Czas publikacji: 7 czerwca 2024 r