U fornu di crescita di cristalli hè l'equipaggiu principale percarburu di siliciucrescita di cristalli. Hè simile à u fornu tradiziunale di crescita di cristalli di siliciu cristallinu. A struttura di u fornu ùn hè micca assai cumplicata. Hè cumposta principalmente da u corpu di u fornu, u sistema di riscaldamentu, u mecanismu di trasmissione di a bobina, u sistema di acquisizione è misurazione di u vacuum, u sistema di percorsu di u gasu, u sistema di raffreddamentu, u sistema di cuntrollu, ecc. U campu termicu è e cundizioni di u prucessu determinanu l'indicatori chjave dicristallu di carburu di siliciucum'è a qualità, a dimensione, a conducibilità è cusì via.
Da una parte, a temperatura durante a crescita dicristallu di carburu di siliciuhè assai altu è ùn pò esse monitoratu. Dunque, a difficultà principale stà in u prucessu stessu. E difficultà principali sò e seguenti:
(1) Difficultà in u cuntrollu di u campu termicu:
U monitoraghju di a cavità chjusa à alta temperatura hè difficiule è incontrollabile. À u cuntrariu di l'equipaggiu tradiziunale di crescita di cristalli à trazione diretta à basa di siliciu cù un altu gradu di automatizazione è un prucessu di crescita di cristalli osservabile è cuntrullabile, i cristalli di carburo di siliciu crescenu in un spaziu chjusu in un ambiente à alta temperatura sopra i 2.000 ℃, è a temperatura di crescita deve esse cuntrullata precisamente durante a pruduzzione, ciò chì rende difficiule u cuntrollu di a temperatura;
(2) Difficultà in u cuntrollu di a forma cristallina:
I microtubi, l'inclusioni polimorfiche, e dislocazioni è altri difetti sò propensi à accade durante u prucessu di crescita, è si influenzanu è si evolvunu l'unu l'altru. I microtubi (MP) sò difetti di tipu passante cù una dimensione da parechji micron à decine di micron, chì sò difetti assassini di i dispositivi. I monocristalli di carburo di siliciu includenu più di 200 forme cristalline diverse, ma solu poche strutture cristalline (tipu 4H) sò i materiali semiconduttori richiesti per a pruduzzione. A trasfurmazione di a forma cristallina hè faciule da accade durante u prucessu di crescita, risultendu in difetti d'inclusione polimorfica. Dunque, hè necessariu cuntrullà accuratamente i parametri cum'è u rapportu siliciu-carboniu, u gradiente di temperatura di crescita, a velocità di crescita di u cristallu è a pressione di u flussu d'aria. Inoltre, ci hè un gradiente di temperatura in u campu termicu di a crescita di u monocristallu di carburo di siliciu, chì porta à u stress internu nativu è à e dislocazioni risultanti (dislocazione di u pianu basale BPD, dislocazione di a vite TSD, dislocazione di u bordu TED) durante u prucessu di crescita di u cristallu, affettendu cusì a qualità è e prestazioni di l'epitaxia è di i dispositivi successivi.
(3) Cuntrollu di doping difficiule:
L'introduzione d'impurità esterne deve esse strettamente cuntrullata per ottene un cristallu conduttivu cù doping direzionale;
(4) Ritmu di crescita lentu:
U ritmu di crescita di u carburu di siliciu hè assai lentu. I materiali tradiziunali di siliciu anu bisognu solu di 3 ghjorni per cresce in una barra di cristallu, mentre chì e barre di cristallu di carburu di siliciu anu bisognu di 7 ghjorni. Questu porta à una efficienza di pruduzzione naturalmente più bassa di carburu di siliciu è à una pruduzzione assai limitata.
Da l'altra parte, i parametri di a crescita epitassiale di u carburu di siliciu sò estremamente esigenti, cumprese a tenuta d'aria di l'equipaggiu, a stabilità di a pressione di u gas in a camera di reazione, u cuntrollu precisu di u tempu d'introduzione di u gas, a precisione di u rapportu di gas è a gestione stretta di a temperatura di deposizione. In particulare, cù u miglioramentu di u livellu di resistenza à a tensione di u dispusitivu, a difficultà di cuntrullà i parametri principali di a cialda epitassiale hè aumentata significativamente. Inoltre, cù l'aumentu di u spessore di u stratu epitassiale, cumu cuntrullà l'uniformità di a resistività è riduce a densità di difetti mentre si assicura u spessore hè diventatu un'altra sfida maiò. In u sistema di cuntrollu elettrificatu, hè necessariu integrà sensori è attuatori di alta precisione per assicurà chì diversi parametri possinu esse regulati in modu precisu è stabile. À u listessu tempu, l'ottimisazione di l'algoritmu di cuntrollu hè ancu cruciale. Deve esse capace di adattà a strategia di cuntrollu in tempu reale secondu u signale di feedback per adattassi à vari cambiamenti in u prucessu di crescita epitassiale di u carburu di siliciu.
Difficultà principali insubstratu di carburu di siliciufabricazione:
Data di publicazione: 07 di ghjugnu di u 2024