Kristalltillväxtugnen är kärnutrustningen förkiselkarbidkristalltillväxt. Den liknar den traditionella kristalltillväxtugnen av kristallin kiselkvalitet. Ugnsstrukturen är inte särskilt komplicerad. Den består huvudsakligen av ugnskropp, värmesystem, spolöverföringsmekanism, vakuuminsamlings- och mätsystem, gasvägsystem, kylsystem, styrsystem etc. Det termiska fältet och processförhållandena bestämmer nyckelindikatorerna förkiselkarbidkristallsom kvalitet, storlek, konduktivitet och så vidare.
Å ena sidan temperaturen under tillväxten avkiselkarbidkristallär mycket hög och kan inte övervakas. Därför ligger den största svårigheten i själva processen. De största svårigheterna är följande:
(1) Svårigheter med termisk fältkontroll: Övervakningen av den slutna högtemperaturkaviteten är svår och okontrollerbar. Till skillnad från den traditionella kiselbaserade lösningsutrustningen för direktdragande kristalltillväxt med en hög grad av automatisering och observerbar och kontrollerbar kristalltillväxtprocess, växer kiselkarbidkristaller i ett slutet utrymme i en miljö med hög temperatur över 2 000 ℃ och tillväxttemperaturen måste kontrolleras exakt under produktionen, vilket gör temperaturkontroll svår;
(2) Svårigheter med kontroll av kristallform: mikropipor, polymorfa inneslutningar, dislokationer och andra defekter är benägna att inträffa under tillväxtprocessen, och de påverkar och utvecklar varandra. Mikrorör (MP) är genomgående defekter med en storlek på flera mikroner till tiotals mikroner, som är dödliga defekter hos enheter. Enkristaller av kiselkarbid inkluderar mer än 200 olika kristallformer, men endast ett fåtal kristallstrukturer (4H-typ) är de halvledarmaterial som krävs för produktion. Kristallformstransformation är lätt att inträffa under tillväxtprocessen, vilket resulterar i polymorfa inklusionsdefekter. Därför är det nödvändigt att noggrant kontrollera parametrar som kisel-kolförhållande, tillväxttemperaturgradient, kristalltillväxthastighet och luftflödestryck. Dessutom finns det en temperaturgradient i det termiska fältet av enkristalltillväxt av kiselkarbid, vilket leder till naturlig intern stress och de resulterande dislokationerna (basalplansdislokation BPD, skruvdislokation TSD, kantdislokation TED) under kristalltillväxtprocessen, därigenom påverkar kvaliteten och prestandan för efterföljande epitaxi och enheter.
(3) Svår dopningskontroll: Införandet av externa föroreningar måste kontrolleras strikt för att erhålla en ledande kristall med riktad dopning;
(4) Långsam tillväxthastighet: Tillväxthastigheten för kiselkarbid är mycket långsam. Traditionella kiselmaterial behöver bara 3 dagar för att växa till en kristallstav, medan kiselkarbidkristallstavar behöver 7 dagar. Detta leder till en naturligt lägre produktionseffektivitet av kiselkarbid och mycket begränsad produktion.
Å andra sidan är parametrarna för epitaxiell tillväxt av kiselkarbid extremt krävande, inklusive utrustningens lufttäthet, stabiliteten hos gastrycket i reaktionskammaren, den exakta kontrollen av gasinföringstiden, gasens noggrannhet förhållandet och den strikta hanteringen av deponeringstemperaturen. I synnerhet, med förbättringen av anordningens spänningsresistansnivå, har svårigheten att kontrollera kärnparametrarna för den epitaxiella skivan ökat avsevärt. Dessutom, med ökningen av tjockleken på det epitaxiella lagret, har det blivit en annan stor utmaning hur man kontrollerar resistivitetens enhetlighet och minskar defektdensiteten samtidigt som man säkerställer tjockleken. I det elektrifierade styrsystemet är det nödvändigt att integrera högprecisionssensorer och ställdon för att säkerställa att olika parametrar kan regleras exakt och stabilt. Samtidigt är optimeringen av styralgoritmen också avgörande. Den måste kunna justera styrstrategin i realtid enligt återkopplingssignalen för att anpassa sig till olika förändringar i kiselkarbidens epitaxiella tillväxtprocess.
Huvudsakliga svårigheter ikiselkarbidsubstrattillverkning:
Posttid: 2024-07-07