Піч для вирощування кристалів є основним обладнанням длякарбід кремніюріст кристалів. Це схоже на традиційну піч для вирощування кристалів кристалічного кремнію. Конструкція топки не дуже складна. В основному він складається з корпусу печі, системи нагріву, механізму передачі котушки, системи отримання та вимірювання вакууму, системи газового тракту, системи охолодження, системи керування тощо. Теплове поле та умови процесу визначають ключові показникикристал карбіду кремніюяк якість, розмір, провідність тощо.
З одного боку, температура під час ростукристал карбіду кремніюдуже високий і не піддається контролю. Тому основна складність полягає в самому процесі. Основні труднощі полягають у наступному:
(1) Труднощі в контролі теплового поля: моніторинг закритої високотемпературної порожнини складний і неконтрольований. На відміну від традиційного обладнання для прямого вирощування кристалів на основі кремнію з високим ступенем автоматизації та спостережуваним і контрольованим процесом росту кристалів, кристали карбіду кремнію ростуть у закритому просторі в середовищі з високою температурою вище 2000 ℃, а температура росту потребує точного контролю під час виробництва, що ускладнює контроль температури;
(2) Труднощі в контролі кристалічної форми: мікротрубки, поліморфні включення, дислокації та інші дефекти схильні до появи під час процесу росту, і вони впливають і еволюціонують один на одного. Мікротрубки (МТ) - це наскрізні дефекти розміром від декількох мікрон до десятків мікрон, які є вбивчими дефектами приладів. Монокристали карбіду кремнію включають понад 200 різних кристалічних форм, але лише кілька кристалічних структур (тип 4H) є напівпровідниковими матеріалами, необхідними для виробництва. Трансформація кристалічної форми легко відбувається під час процесу росту, що призводить до появи поліморфних дефектів включення. Тому необхідно точно контролювати такі параметри, як співвідношення кремній-вуглець, температурний градієнт зростання, швидкість росту кристалів і тиск повітряного потоку. Крім того, існує температурний градієнт у тепловому полі росту монокристалів карбіду кремнію, що призводить до внутрішньої напруги та результуючих дислокацій (дислокація в базальній площині BPD, гвинтова дислокація TSD, крайова дислокація TED) під час процесу росту кристала, таким чином що впливає на якість і продуктивність наступної епітаксії та пристроїв.
(3) Складний допінг-контроль: введення зовнішніх домішок необхідно суворо контролювати, щоб отримати провідний кристал із спрямованим легуванням;
(4) Повільна швидкість росту: швидкість росту карбіду кремнію дуже повільна. Традиційним кремнієвим матеріалам потрібно лише 3 дні, щоб вирости в кристалічний стрижень, тоді як кристалічним стрижням з карбіду кремнію потрібно 7 днів. Це природно призводить до нижчої ефективності виробництва карбіду кремнію та дуже обмеженого виробництва.
З іншого боку, параметри епітаксійного росту карбіду кремнію надзвичайно вимогливі, включаючи герметичність обладнання, стабільність тиску газу в реакційній камері, точний контроль часу введення газу, точність газу. співвідношення та суворе керування температурою осадження. Зокрема, з підвищенням рівня опору напруги приладу значно зросла складність контролю основних параметрів епітаксіальної пластини. Крім того, зі збільшенням товщини епітаксійного шару, як контролювати однорідність питомого опору та зменшити щільність дефектів, забезпечуючи товщину, стало ще однією серйозною проблемою. В електрифіковану систему управління необхідно інтегрувати високоточні датчики та виконавчі механізми, щоб забезпечити точне та стабільне регулювання різних параметрів. При цьому оптимізація алгоритму керування також має вирішальне значення. Він повинен мати можливість регулювати стратегію керування в режимі реального часу відповідно до сигналу зворотного зв’язку, щоб адаптуватися до різних змін у процесі епітаксійного росту карбіду кремнію.
Основні труднощі впідкладка з карбіду кремніювиробництво:
Час публікації: 07 червня 2024 р