Beth yw ffwrnais twf crisial silicon carbide (SiC)?

SiCMae ganddo nodweddion bwlch band mawr, dargludedd thermol uchel, cryfder maes chwalfa critigol uchel, a chyfradd drifft dirlawnder electronau uchel. Gall fodloni gofynion y cymhwysiad o dan amodau tymheredd uchel, pwysedd uchel, amledd uchel, a phŵer uchel. Gellir ei ddefnyddio'n helaeth mewn cerbydau ynni newydd, ffotofoltäig, rheolaeth ddiwydiannol, cyfathrebu amledd radio a meysydd eraill. Gyda datblygiad cyflym diwydiannau cysylltiedig, mae marchnad lled-ddargludyddion trydydd cenhedlaeth a gynrychiolir gan silicon carbide wedi arwain at gyfleoedd newydd.

Twf crisial yw craidd cynhyrchu swbstrad silicon carbid, a'r offer craidd yw'r ffwrnais twf crisial. Yn debyg i ffwrneisi twf crisial gradd silicon crisialog traddodiadol, nid yw strwythur y ffwrnais yn gymhleth iawn. Mae'n cynnwys corff y ffwrnais yn bennaf, system wresogi, mecanwaith trosglwyddo coil, system gaffael a mesur gwactod, system llwybr nwy, system oeri, system reoli, ac ati. Mae'r maes thermol a'r amodau proses yn pennu dangosyddion allweddol ansawdd, maint, dargludedd a dangosyddion allweddol eraill crisial silicon carbid.

Ⅰ. Anawsterau mewn technoleg twf crisial silicon carbide

Mae tymheredd twf crisial silicon carbid yn uchel iawn ac ni ellir ei fonitro, felly mae'r prif anhawster yn gorwedd yn y broses ei hun:

(1)Anhawster wrth reoli'r maes thermolMae monitro'r ceudod tymheredd uchel caeedig yn anodd ac yn afreolus. Yn wahanol i'r offer tyfu crisial tynnu-hydoddiant traddodiadol sy'n seiliedig ar silicon, sydd â gradd uchel o awtomeiddio a gellir arsylwi, rheoli ac addasu'r broses twf crisial, mae crisialau silicon carbide yn tyfu mewn gofod caeedig mewn amgylchedd tymheredd uchel uwchlaw 2,000°C, ac mae angen rheoli'r tymheredd tyfu yn fanwl gywir yn ystod y cynhyrchiad, sy'n gwneud rheoli tymheredd yn anodd;

(2)Anhawster wrth reoli'r ffurf grisialMae microbibellau, cynhwysiadau polymorffig, dadleoliadau a diffygion eraill yn dueddol o ddigwydd yn ystod y broses dyfu, ac maent yn effeithio ar ei gilydd ac yn esblygu ei gilydd. Mae microbibellau (MP) yn ddiffygion math trwodd gyda maint o sawl micron i ddegau o ficron, sy'n ddiffygion lladd dyfeisiau. Mae crisialau sengl silicon carbid yn cynnwys mwy na 200 o wahanol ffurfiau crisial, ond dim ond ychydig o strwythurau crisial (Math 4H) yw'r deunyddiau lled-ddargludyddion sydd eu hangen ar gyfer cynhyrchu. Mae trawsnewid ffurf grisial yn dueddol o ddigwydd yn ystod y broses dyfu, gan arwain at ddiffygion cynhwysiant polymorffig. Felly, mae angen rheoli paramedrau fel cymhareb silicon-carbon, graddiant tymheredd twf, cyfradd twf crisial, a phwysau llif nwy yn gywir.

Yn ogystal, mae graddiant tymheredd ym maes thermol twf grisial sengl silicon carbid, sy'n arwain at straen mewnol brodorol a'r dadleoliadau canlyniadol (dadleoliad plân sylfaenol BPD, dadleoliad sgriw TSD, dadleoliad ymyl TED) yn ystod y broses twf crisial, a thrwy hynny'n effeithio ar ansawdd a pherfformiad epitacsi a dyfeisiau dilynol.

(3)Rheoli dopio anoddRhaid rheoli cyflwyno amhureddau allanol yn llym i gael grisial dargludol gyda dopio cyfeiriadol;

(4)Cyfradd twf arafMae cyfradd twf silicon carbid yn araf iawn. Traddodiadoldeunyddiau silicondim ond 3 diwrnod sydd eu hangen i dyfu'n wialen grisial, tra bod angen 7 diwrnod ar wialen grisial silicon carbid. Mae hyn yn arwain at effeithlonrwydd cynhyrchu naturiol is o silicon carbid ac allbwn cyfyngedig iawn.

Ar y llaw arall, mae paramedrau twf epitacsial silicon carbid yn hynod heriol, gan gynnwys aerglosrwydd yr offer, sefydlogrwydd pwysedd y nwy yn y siambr adwaith, rheolaeth fanwl gywir ar amser cyflwyno'r nwy, cywirdeb y gymhareb nwy, a rheolaeth lem ar dymheredd y dyddodiad. Yn benodol, gyda gwelliant lefel foltedd gwrthsefyll y ddyfais, mae anhawster rheoli paramedrau craidd y wafer epitacsial wedi cynyddu'n sylweddol.

Yn ogystal, gyda'r cynnydd yn nhrwch yr haen epitacsial, mae sut i reoli unffurfiaeth y gwrthedd a lleihau dwysedd y diffyg wrth sicrhau'r trwch wedi dod yn her fawr arall. Yn y system reoli drydanedig, mae angen integreiddio synwyryddion ac actuators manwl iawn i sicrhau y gellir rheoleiddio amrywiol baramedrau yn gywir ac yn sefydlog. Ar yr un pryd, mae optimeiddio'r algorithm rheoli hefyd yn hanfodol. Mae angen iddo allu addasu'r strategaeth reoli mewn amser real yn ôl y signal adborth i addasu i amrywiol newidiadau yn ytwf epitacsial silicon carbidproses.

Ⅱ. Y prif anawsterau wrth gynhyrchu swbstradau silicon carbid:

1. Mae'r tymheredd twf yn uwch na 2000 ℃, sydd ddwywaith mor uchel â thymheredd twf silicon.

2. Mae trwch y wialen grisial yn fach yn ystod y cyfnod twf crisial, ac mae gwialen grisial silicon carbid 2cm yn tyfu mewn 7 diwrnod.

3. Mae'r gofynion math o grisial yn uchel, a dim ond ychydig o silicon carbide un grisial sydd â strwythurau crisial.

4. Mae traul torri yn uchel, ac mae gan silicon carbide galedwch eithriadol o uchel.

I grynhoi, mae cost amser drud a thechnoleg prosesu gymhleth yn pennu cost uchel swbstradau silicon carbid, sy'n cyfyngu ar gymhwyso silicon carbid.

III. Dosbarthu ffwrneisi twf crisial

Yn ôl gwahanol ddulliau gwresogi, gellir rhannu ffwrneisi twf crisial yn fath sefydlu a math gwrthiant. Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o'r offer ar y farchnad yn fath sefydlu, sydd â manteision cost isel, strwythur syml, cynnal a chadw cyfleus ac effeithlonrwydd thermol uchel. Fodd bynnag, oherwydd yr effaith sefydlu electromagnetig, mae tymheredd echelinol a thymheredd rheiddiol gwresogi sefydlu wedi'u cyplysu, ac mae'n amhosibl ystyried cyflymder twf crisial ac ansawdd twf y grisial.

Gall y platfform twf maes thermol gwrthiant reoli'r tymheredd echelinol a'r tymheredd rheiddiol yn gywir yn y drefn honno, sy'n ffafriol i dwf crisialau maint mawr ac yn gwella cyfradd twf y grisial. Mae'n un o'r atebion ar gyfer twf crisial silicon carbid 8 modfedd o ansawdd uchel yn y dyfodol.

Cymhariaeth rhwng y dull sefydlu a'r dull gwrthiant: