O forno de crescimento de cristal é o equipamento principal paracarboneto de silíciocrescimento do cristal. É semelhante ao tradicional forno de crescimento de cristal de grau de silício cristalino. A estrutura do forno não é muito complicada. É composto principalmente de corpo de forno, sistema de aquecimento, mecanismo de transmissão de bobina, sistema de aquisição e medição de vácuo, sistema de caminho de gás, sistema de resfriamento, sistema de controle, etc.cristal de carboneto de silíciocomo qualidade, tamanho, condutividade e assim por diante.
Por um lado, a temperatura durante o crescimentocristal de carboneto de silícioé muito alto e não pode ser monitorado. Portanto, a principal dificuldade está no próprio processo. As principais dificuldades são as seguintes:
(1) Dificuldade no controle do campo térmico: O monitoramento da cavidade fechada de alta temperatura é difícil e incontrolável. Diferente do equipamento tradicional de crescimento de cristal de extração direta à base de silício com um alto grau de automação e processo de crescimento de cristal observável e controlável, os cristais de carboneto de silício crescem em um espaço fechado em um ambiente de alta temperatura acima de 2.000 ℃, e a temperatura de crescimento precisa ser controlado com precisão durante a produção, o que dificulta o controle da temperatura;
(2) Dificuldade no controle da forma cristalina: microtubos, inclusões polimórficas, deslocamentos e outros defeitos são propensos a ocorrer durante o processo de crescimento e afetam e evoluem uns aos outros. Microtubos (MP) são defeitos do tipo passante com tamanho de vários mícrons a dezenas de mícrons, que são defeitos matadores de dispositivos. Os monocristais de carboneto de silício incluem mais de 200 formas cristalinas diferentes, mas apenas algumas estruturas cristalinas (tipo 4H) são os materiais semicondutores necessários para a produção. A transformação da forma cristalina é fácil de ocorrer durante o processo de crescimento, resultando em defeitos de inclusão polimórficos. Portanto, é necessário controlar com precisão parâmetros como proporção silício-carbono, gradiente de temperatura de crescimento, taxa de crescimento de cristal e pressão do fluxo de ar. Além disso, há um gradiente de temperatura no campo térmico do crescimento do cristal único de carboneto de silício, que leva ao estresse interno nativo e aos deslocamentos resultantes (luxação do plano basal BPD, luxação do parafuso TSD, luxação da borda TED) durante o processo de crescimento do cristal, assim afetando a qualidade e o desempenho da epitaxia e dos dispositivos subsequentes.
(3) Difícil controle de dopagem: A introdução de impurezas externas deve ser rigorosamente controlada para obter um cristal condutor com dopagem direcional;
(4) Taxa de crescimento lenta: A taxa de crescimento do carboneto de silício é muito lenta. Os materiais tradicionais de silício precisam apenas de 3 dias para se transformarem em uma haste de cristal, enquanto as hastes de cristal de carboneto de silício precisam de 7 dias. Isto leva a uma eficiência de produção naturalmente menor de carboneto de silício e a uma produção muito limitada.
Por outro lado, os parâmetros de crescimento epitaxial do carboneto de silício são extremamente exigentes, incluindo a estanqueidade do equipamento, a estabilidade da pressão do gás na câmara de reação, o controle preciso do tempo de introdução do gás, a precisão do gás proporção e o gerenciamento rigoroso da temperatura de deposição. Em particular, com a melhoria do nível de resistência à tensão do dispositivo, a dificuldade de controlar os parâmetros centrais da pastilha epitaxial aumentou significativamente. Além disso, com o aumento da espessura da camada epitaxial, como controlar a uniformidade da resistividade e reduzir a densidade do defeito e ao mesmo tempo garantir a espessura tornou-se outro grande desafio. No sistema de controle eletrificado, é necessário integrar sensores e atuadores de alta precisão para garantir que vários parâmetros possam ser regulados de forma precisa e estável. Ao mesmo tempo, a otimização do algoritmo de controle também é crucial. Ele precisa ser capaz de ajustar a estratégia de controle em tempo real de acordo com o sinal de feedback para se adaptar às diversas mudanças no processo de crescimento epitaxial do carboneto de silício.
Principais dificuldades emsubstrato de carboneto de silíciofabricação:
Horário da postagem: 07/06/2024