Lò tăng trưởng tinh thể là thiết bị cốt lõi chocacbua silicsự phát triển của tinh thể. Nó tương tự như lò tăng trưởng tinh thể cấp silicon tinh thể truyền thống. Cấu trúc lò không phức tạp lắm. Nó chủ yếu bao gồm thân lò, hệ thống gia nhiệt, cơ cấu truyền cuộn dây, hệ thống đo và thu thập chân không, hệ thống đường dẫn khí, hệ thống làm mát, hệ thống điều khiển, v.v. Trường nhiệt và các điều kiện quy trình xác định các chỉ số chính củatinh thể cacbua silicnhư chất lượng, kích thước, độ dẫn điện, v.v.
Một mặt, nhiệt độ trong quá trình sinh trưởng củatinh thể cacbua silicrất cao và không thể theo dõi được. Vì vậy, khó khăn chính nằm ở chính quá trình này. Những khó khăn chính như sau:
(1) Khó khăn trong việc kiểm soát trường nhiệt: Việc giám sát khoang nhiệt độ cao kín rất khó khăn và không thể kiểm soát được. Khác với thiết bị tăng trưởng tinh thể kéo trực tiếp dựa trên giải pháp silicon truyền thống với mức độ tự động hóa cao và quá trình tăng trưởng tinh thể có thể quan sát và kiểm soát được, tinh thể silicon cacbua phát triển trong không gian kín trong môi trường nhiệt độ cao trên 2.000oC và nhiệt độ tăng trưởng cần phải kiểm soát chính xác trong quá trình sản xuất nên việc kiểm soát nhiệt độ khó khăn;
(2) Khó khăn trong việc kiểm soát dạng tinh thể: micropipes, tạp chất đa hình, sai lệch và các khuyết tật khác dễ xảy ra trong quá trình tăng trưởng và chúng ảnh hưởng và phát triển lẫn nhau. Micropipes (MP) là các khuyết tật xuyên suốt có kích thước từ vài micron đến hàng chục micron, là những khuyết tật nguy hiểm của thiết bị. Các tinh thể đơn cacbua silic bao gồm hơn 200 dạng tinh thể khác nhau, nhưng chỉ có một số cấu trúc tinh thể (loại 4H) là vật liệu bán dẫn cần thiết cho sản xuất. Sự biến đổi dạng tinh thể dễ xảy ra trong quá trình sinh trưởng, dẫn đến khuyết tật bao thể đa hình. Do đó, cần kiểm soát chính xác các thông số như tỷ lệ silicon-carbon, gradient nhiệt độ tăng trưởng, tốc độ tăng trưởng tinh thể và áp suất dòng khí. Ngoài ra, có một gradient nhiệt độ trong trường nhiệt của sự phát triển đơn tinh thể cacbua silic, dẫn đến ứng suất bên trong tự nhiên và dẫn đến sự sai lệch (sự sai lệch mặt phẳng cơ bản BPD, sự sai lệch trục vít TSD, sự sai lệch cạnh TED) trong quá trình phát triển tinh thể, do đó ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của các thiết bị và epitaxy tiếp theo.
(3) Kiểm soát doping khó khăn: Việc đưa tạp chất bên ngoài vào phải được kiểm soát chặt chẽ để thu được tinh thể dẫn điện có pha tạp định hướng;
(4) Tốc độ tăng trưởng chậm: Tốc độ tăng trưởng của cacbua silic rất chậm. Vật liệu silicon truyền thống chỉ cần 3 ngày để phát triển thành thanh pha lê, trong khi thanh tinh thể silicon cacbua cần 7 ngày. Điều này dẫn đến hiệu quả sản xuất cacbua silic thấp hơn một cách tự nhiên và sản lượng rất hạn chế.
Mặt khác, các thông số tăng trưởng epiticular silic cacbua rất khắt khe, bao gồm độ kín khí của thiết bị, độ ổn định của áp suất khí trong buồng phản ứng, kiểm soát chính xác thời gian đưa khí, độ chính xác của khí. tỷ lệ và quản lý chặt chẽ nhiệt độ lắng đọng. Đặc biệt, với việc cải thiện mức điện trở của thiết bị, độ khó trong việc kiểm soát các thông số cốt lõi của wafer epiticular đã tăng lên đáng kể. Ngoài ra, với sự gia tăng độ dày của lớp epiticular, làm thế nào để kiểm soát tính đồng nhất của điện trở suất và giảm mật độ khuyết tật trong khi vẫn đảm bảo độ dày đã trở thành một thách thức lớn khác. Trong hệ thống điều khiển điện khí hóa, cần tích hợp các cảm biến và bộ truyền động có độ chính xác cao để đảm bảo có thể điều chỉnh chính xác và ổn định các thông số khác nhau. Đồng thời, việc tối ưu hóa thuật toán điều khiển cũng rất quan trọng. Nó cần có khả năng điều chỉnh chiến lược điều khiển theo thời gian thực theo tín hiệu phản hồi để thích ứng với những thay đổi khác nhau trong quá trình tăng trưởng epiticular silicon cacbua.
Khó khăn chính trongchất nền cacbua silicchế tạo:
Thời gian đăng: Jun-07-2024