Krystalová pec je základním zařízením prokarbid křemíkurůst krystalů. Je to podobné tradiční peci pro růst krystalů krystalického křemíku. Struktura pece není příliš složitá. Skládá se hlavně z tělesa pece, topného systému, mechanismu přenosu cívky, systému pro snímání a měření vakua, systému plynových cest, chladicího systému, řídicího systému atd. Tepelné pole a procesní podmínky určují klíčové ukazatelekrystal karbidu křemíkujako je kvalita, velikost, vodivost a tak dále.
Na jedné straně teplota během růstukrystal karbidu křemíkuje velmi vysoká a nelze ji monitorovat. Hlavní problém proto spočívá v samotném procesu. Hlavní obtíže jsou následující:
(1) Obtížnost s regulací tepelného pole:
Monitorování uzavřené vysokoteplotní dutiny je obtížné a nekontrolovatelné. Na rozdíl od tradičních zařízení pro růst krystalů na bázi křemíku s přímým tahem, které disponují vysokým stupněm automatizace a mají pozorovatelný a kontrolovatelný proces růstu krystalů, rostou krystaly karbidu křemíku v uzavřeném prostoru ve vysokoteplotním prostředí nad 2 000 °C a teplota růstu musí být během výroby přesně kontrolována, což ztěžuje regulaci teploty.
(2) Obtížnost s kontrolou krystalové formy:
Během procesu růstu se náchylně vyskytují mikrotrubice, polymorfní inkluze, dislokace a další defekty, které se vzájemně ovlivňují a vyvíjejí. Mikrotrubice (MP) jsou defekty průchozího typu o velikosti několika mikronů až desítek mikronů, což jsou klíčové defekty zařízení. Monokrystaly karbidu křemíku zahrnují více než 200 různých krystalových forem, ale pouze několik krystalových struktur (typ 4H) jsou polovodičové materiály potřebné pro výrobu. Během procesu růstu snadno dochází k transformaci krystalové formy, což vede k polymorfním inkluzním defektům. Proto je nutné přesně kontrolovat parametry, jako je poměr křemík-uhlík, teplotní gradient růstu, rychlost růstu krystalů a tlak proudícího vzduchu. Kromě toho existuje teplotní gradient v tepelném poli růstu monokrystalů karbidu křemíku, který vede k přirozenému vnitřnímu napětí a výsledným dislokacím (dislokace v bazální rovině BPD, šroubová dislokace TSD, okrajová dislokace TED) během procesu růstu krystalů, což ovlivňuje kvalitu a výkon následné epitaxe a zařízení.
(3) Obtížná dopingová kontrola:
Zavádění vnějších nečistot musí být přísně kontrolováno, aby se získal vodivý krystal se směrovým dopingem;
(4) Pomalé tempo růstu:
Rychlost růstu karbidu křemíku je velmi pomalá. Tradiční křemíkové materiály potřebují k vyrůstání do krystalové tyčinky pouze 3 dny, zatímco krystalové tyčinky karbidu křemíku potřebují 7 dní. To vede k přirozeně nižší efektivitě výroby karbidu křemíku a velmi omezenému výstupu.
Na druhou stranu jsou parametry epitaxního růstu karbidu křemíku extrémně náročné, včetně vzduchotěsnosti zařízení, stability tlaku plynu v reakční komoře, přesné regulace doby zavádění plynu, přesnosti poměru plynů a přísného řízení teploty depozice. Zejména se zlepšením úrovně napěťového odporu zařízení výrazně zvýšila obtížnost regulace parametrů jádra epitaxní destičky. Kromě toho se s rostoucí tloušťkou epitaxní vrstvy stala další velkou výzvou regulace rovnoměrnosti odporu a snížení hustoty defektů při současném zajištění tloušťky. V elektrifikovaném řídicím systému je nutné integrovat vysoce přesné senzory a akční členy, aby bylo zajištěno, že různé parametry lze přesně a stabilně regulovat. Současně je zásadní také optimalizace řídicího algoritmu. Musí být schopen upravovat řídicí strategii v reálném čase podle signálu zpětné vazby, aby se přizpůsobil různým změnám v procesu epitaxního růstu karbidu křemíku.
Hlavní obtíže vsubstrát z karbidu křemíkuvýrobní:
Čas zveřejnění: 7. června 2024