Печь для выращивания кристаллов является основным оборудованием длякарбид кремниярост кристаллов. Она похожа на традиционную печь для выращивания кристаллов кристаллического кремния. Конструкция печи не очень сложна. В основном она состоит из корпуса печи, системы нагрева, механизма передачи катушки, системы сбора и измерения вакуума, системы газового тракта, системы охлаждения, системы управления и т. д. Тепловое поле и условия процесса определяют ключевые показателикристалл карбида кремниякак качество, размер, проводимость и так далее.
С одной стороны, температура во время ростакристалл карбида кремнияочень высока и не поддается контролю. Поэтому основная трудность заключается в самом процессе. Основные трудности заключаются в следующем:
(1) Сложность контроля теплового поля: мониторинг закрытой высокотемпературной полости затруднен и неконтролируем. В отличие от традиционного оборудования для выращивания кристаллов прямого вытягивания на основе кремния с высокой степенью автоматизации и наблюдаемым и контролируемым процессом выращивания кристаллов, кристаллы карбида кремния растут в закрытом пространстве в высокотемпературной среде выше 2000 ℃, а температура роста требует точного контроля во время производства, что затрудняет контроль температуры;
(2) Сложность контроля формы кристаллов: микротрубки, полиморфные включения, дислокации и другие дефекты склонны возникать в процессе роста, они влияют и развивают друг друга. Микротрубы (МП) – дефекты сквозного типа размером от нескольких микрон до десятков микрон, являющиеся смертельными дефектами устройств. Монокристаллы карбида кремния включают более 200 различных кристаллических форм, но лишь несколько кристаллических структур (тип 4H) являются полупроводниковыми материалами, необходимыми для производства. Преобразование кристаллической формы легко происходит в процессе роста, что приводит к полиморфным дефектам включений. Поэтому необходимо точно контролировать такие параметры, как соотношение кремния и углерода, градиент температуры роста, скорость роста кристаллов и давление воздушного потока. Кроме того, в термическом поле роста монокристалла карбида кремния существует температурный градиент, который приводит к возникновению собственных внутренних напряжений и возникающих в результате дислокаций (дислокации базисной плоскости BPD, винтовой дислокации TSD, краевой дислокации TED) в процессе роста кристалла, тем самым влияющие на качество и производительность последующей эпитаксии и устройств.
(3) Сложный контроль легирования: введение внешних примесей должно строго контролироваться для получения проводящего кристалла с направленным легированием;
(4) Медленная скорость роста: Скорость роста карбида кремния очень медленная. Традиционным кремниевым материалам требуется всего 3 дня, чтобы превратиться в кристаллический стержень, тогда как кристаллическим стержням из карбида кремния требуется 7 дней. Это приводит к естественному снижению эффективности производства карбида кремния и очень ограниченному выпуску.
С другой стороны, параметры эпитаксиального роста карбида кремния чрезвычайно требовательны, включая герметичность оборудования, стабильность давления газа в реакционной камере, точный контроль времени введения газа, точность подачи газа. соотношение и строгий контроль температуры осаждения. В частности, с повышением уровня напряжения сопротивления устройства значительно возросла сложность управления параметрами сердцевины эпитаксиальной пластины. Кроме того, с увеличением толщины эпитаксиального слоя еще одной серьезной проблемой стало то, как контролировать однородность удельного сопротивления и снижать плотность дефектов при обеспечении толщины. В электрифицированную систему управления необходимо интегрировать высокоточные датчики и исполнительные механизмы, чтобы обеспечить точное и стабильное регулирование различных параметров. При этом решающее значение имеет оптимизация алгоритма управления. Он должен иметь возможность корректировать стратегию управления в реальном времени в соответствии с сигналом обратной связи, чтобы адаптироваться к различным изменениям в процессе эпитаксиального роста карбида кремния.
Основные трудности вподложка из карбида кремнияпроизводство:
Время публикации: 7 июня 2024 г.