Care sunt dificultățile tehnice ale cuptorului de creștere a cristalelor cu carbură de siliciu?

Cuptorul de creștere a cristalelor este echipamentul de bază pentrucarbură de siliciucreșterea cristalelor. Este similar cu cuptorul tradițional de creștere a cristalelor de calitate a siliciului cristalin. Structura cuptorului nu este foarte complicată. Este compus în principal din corp cuptor, sistem de încălzire, mecanism de transmisie a bobinei, sistem de achiziție și măsurare a vidului, sistem de cale a gazului, sistem de răcire, sistem de control etc. Câmpul termic și condițiile de proces determină indicatorii cheie aicristal de carbură de siliciuprecum calitatea, dimensiunea, conductibilitatea și așa mai departe.

Pe de o parte, temperatura în timpul creșteriicristal de carbură de siliciueste foarte mare și nu poate fi monitorizată. Prin urmare, principala dificultate constă în procesul în sine. Principalele dificultăți sunt următoarele:

(1) Dificultate în controlul câmpului termic:

Monitorizarea cavității închise la temperatură ridicată este dificilă și incontrolabilă. Spre deosebire de echipamentele tradiționale de creștere a cristalelor cu tragere directă cu soluție pe bază de siliciu, cu un grad ridicat de automatizare și proces de creștere a cristalelor observabile și controlabile, cristalele de carbură de siliciu cresc într-un spațiu închis într-un mediu cu temperatură ridicată peste 2.000 ℃ și temperatura de creștere. trebuie controlat cu precizie în timpul producției, ceea ce face dificilă controlul temperaturii;

(2) Dificultate în controlul formei cristalului:

Micropipele, incluziunile polimorfe, luxațiile și alte defecte sunt predispuse să apară în timpul procesului de creștere și se afectează și evoluează reciproc. Micropipele (MP) sunt defecte de tip travers cu o dimensiune de la câțiva microni până la zeci de microni, care sunt defecte ucigașe ale dispozitivelor. Cristalele simple cu carbură de siliciu includ mai mult de 200 de forme cristaline diferite, dar doar câteva structuri cristaline (tip 4H) sunt materialele semiconductoare necesare pentru producție. Transformarea formei de cristal este ușor de produs în timpul procesului de creștere, rezultând defecte de incluziune polimorfă. Prin urmare, este necesar să se controleze cu precizie parametri precum raportul siliciu-carbon, gradientul de temperatură de creștere, rata de creștere a cristalelor și presiunea fluxului de aer. În plus, există un gradient de temperatură în câmpul termic al creșterii monocristalului de carbură de siliciu, care duce la stresul intern nativ și la dislocațiile rezultate (dislocarea planului bazal BPD, dislocarea șurubului TSD, dislocarea marginii TED) în timpul procesului de creștere a cristalului, prin urmare afectând calitatea și performanța epitaxiei și dispozitivelor ulterioare.

(3) Controlul dopajului dificil:

Introducerea impurităților externe trebuie strict controlată pentru a obține un cristal conductiv cu dopaj direcțional;

(4) Rată lentă de creștere:

Rata de creștere a carburii de siliciu este foarte lentă. Materialele tradiționale din siliciu au nevoie de doar 3 zile pentru a se transforma într-o tijă de cristal, în timp ce tijele de cristal cu carbură de siliciu au nevoie de 7 zile. Acest lucru duce la o eficiență naturală mai scăzută a producției de carbură de siliciu și la o producție foarte limitată.

Pe de altă parte, parametrii creșterii epitaxiale din carbură de siliciu sunt extrem de solicitanți, inclusiv etanșeitatea la aer a echipamentului, stabilitatea presiunii gazului în camera de reacție, controlul precis al timpului de introducere a gazului, precizia gazului. raportul și gestionarea strictă a temperaturii de depunere. În special, odată cu îmbunătățirea nivelului de rezistență la tensiune al dispozitivului, dificultatea de a controla parametrii de bază ai plachetei epitaxiale a crescut semnificativ. În plus, odată cu creșterea grosimii stratului epitaxial, modul de a controla uniformitatea rezistivității și de a reduce densitatea defectului, asigurând în același timp grosimea, a devenit o altă provocare majoră. În sistemul de control electrificat, este necesar să se integreze senzori și actuatoare de înaltă precizie pentru a se asigura că diferiți parametri pot fi reglați cu precizie și stabilitate. În același timp, optimizarea algoritmului de control este de asemenea crucială. Trebuie să poată ajusta strategia de control în timp real, în funcție de semnalul de feedback, pentru a se adapta la diferite modificări ale procesului de creștere epitaxială din carbură de siliciu.