Пещта за растеж на кристали е основното оборудване засилициев карбидрастеж на кристали. Подобна е на традиционната пещ за растеж на кристали от кристален силициев клас. Структурата на пещта не е много сложна. Тя се състои основно от тяло на пещта, нагревателна система, механизъм за предаване на бобини, система за събиране и измерване на вакуум, система за газови пътища, охладителна система, система за управление и др. Термичното поле и условията на процеса определят ключовите показатели на...кристал силициев карбидкато качество, размер, проводимост и т.н.
От една страна, температурата по време на растежа накристал силициев карбиде много висок и не може да се следи. Следователно основната трудност се крие в самия процес. Основните трудности са следните:
(1) Трудност при контрола на термичното поле:
Мониторингът на затворената високотемпературна кухина е труден и неконтролируем. За разлика от традиционното оборудване за растеж на кристали с директно издърпване на силициев разтвор, което се отличава с висока степен на автоматизация и наблюдаем и контролируем процес на растеж на кристали, кристалите от силициев карбид растат в затворено пространство при висока температура над 2000℃ и температурата на растеж трябва да бъде прецизно контролирана по време на производството, което затруднява контрола на температурата.
(2) Трудност при контрола на кристалната форма:
Микротръбички, полиморфни включвания, дислокации и други дефекти са склонни да се появяват по време на процеса на растеж и те си влияят и се развиват взаимно. Микротръбичките (МТ) са дефекти от тип „преход“ с размер от няколко микрона до десетки микрона, които са убийствени дефекти на устройствата. Монокристалите от силициев карбид включват повече от 200 различни кристални форми, но само няколко кристални структури (тип 4H) са полупроводниковите материали, необходими за производството. Трансформацията на кристалната форма е лесна за протичане по време на процеса на растеж, което води до полиморфни дефекти на включванията. Следователно е необходимо точно да се контролират параметри като съотношение силиций-въглерод, температурен градиент на растеж, скорост на растеж на кристала и налягане на въздушния поток. Освен това има температурен градиент в топлинното поле на растежа на монокристалите от силициев карбид, което води до естествено вътрешно напрежение и произтичащите от това дислокации (дислокация в базална равнина BPD, винтова дислокация TSD, ръбова дислокация TED) по време на процеса на растеж на кристала, като по този начин влияе върху качеството и производителността на последващата епитаксия и устройства.
(3) Труден допинг контрол:
Въвеждането на външни примеси трябва да бъде строго контролирано, за да се получи проводим кристал с насочено легиране;
(4) Бавен темп на растеж:
Скоростта на растеж на силициевия карбид е много бавна. Традиционните силициеви материали се нуждаят само от 3 дни, за да се превърнат в кристална пръчка, докато кристалните пръчки на силициевия карбид се нуждаят от 7 дни. Това води до естествено по-ниска производствена ефективност на силициев карбид и много ограничен добив.
От друга страна, параметрите на епитаксиалния растеж на силициев карбид са изключително взискателни, включително херметичността на оборудването, стабилността на налягането на газа в реакционната камера, прецизния контрол на времето за въвеждане на газ, точността на газовото съотношение и стриктното управление на температурата на отлагане. По-специално, с подобряването на нивото на съпротивление на напрежението на устройството, трудността при контролиране на параметрите на сърцевината на епитаксиалната пластина се е увеличила значително. Освен това, с увеличаването на дебелината на епитаксиалния слой, как да се контролира равномерността на съпротивлението и да се намали плътността на дефектите, като същевременно се гарантира дебелината, се превърна в друго основно предизвикателство. В електрифицираната система за управление е необходимо да се интегрират високопрецизни сензори и изпълнителни механизми, за да се гарантира, че различните параметри могат да бъдат точно и стабилно регулирани. В същото време оптимизацията на алгоритъма за управление също е от решаващо значение. Той трябва да може да регулира стратегията за управление в реално време според сигнала за обратна връзка, за да се адаптира към различни промени в процеса на епитаксиален растеж на силициев карбид.
Основни трудности всилициево-карбидна основапроизводство:
Време на публикуване: 07 юни 2024 г.