El horno de crecimiento de cristales es el equipo principal paracarburo de silicioCrecimiento de cristales. Es similar al horno tradicional de crecimiento de cristales de silicio cristalino. La estructura del horno no es muy compleja. Se compone principalmente del cuerpo del horno, el sistema de calentamiento, el mecanismo de transmisión de la bobina, el sistema de adquisición y medición de vacío, el sistema de ruta de gas, el sistema de refrigeración, el sistema de control, etc. El campo térmico y las condiciones del proceso determinan los indicadores clave.cristal de carburo de siliciocomo la calidad, el tamaño, la conductividad, etc.
Por un lado, la temperatura durante el crecimiento decristal de carburo de silicioEs muy alto y no se puede monitorear. Por lo tanto, la principal dificultad reside en el proceso mismo. Las principales dificultades son las siguientes:
(1) Dificultad en el control del campo térmico:
El monitoreo de la cavidad cerrada de alta temperatura es difícil e incontrolable. A diferencia de los equipos tradicionales de crecimiento de cristales por tracción directa basados en soluciones de silicio, con un alto grado de automatización y un proceso de crecimiento observable y controlable, los cristales de carburo de silicio crecen en un espacio cerrado en un entorno de alta temperatura superior a 2000 °C, y la temperatura de crecimiento requiere un control preciso durante la producción, lo que dificulta el control de la temperatura.
(2) Dificultad en el control de la forma cristalina:
Microtubos, inclusiones polimórficas, dislocaciones y otros defectos son propensos a ocurrir durante el proceso de crecimiento, y se afectan y evolucionan mutuamente. Los microtubos (MP) son defectos de tipo pasante con un tamaño de varias micras a decenas de micras, que son defectos fatales para los dispositivos. Los monocristales de carburo de silicio incluyen más de 200 formas cristalinas diferentes, pero solo unas pocas estructuras cristalinas (tipo 4H) son los materiales semiconductores necesarios para su producción. La transformación de la forma cristalina es fácil durante el proceso de crecimiento, lo que resulta en defectos de inclusión polimórfica. Por lo tanto, es necesario controlar con precisión parámetros como la relación silicio-carbono, el gradiente de temperatura de crecimiento, la velocidad de crecimiento del cristal y la presión del flujo de aire. Además, existe un gradiente de temperatura en el campo térmico del crecimiento del monocristal de carburo de silicio, que genera tensión interna nativa y las dislocaciones resultantes (dislocación del plano basal BPD, dislocación helicoidal TSD, dislocación del borde TED) durante el proceso de crecimiento del cristal, lo que afecta la calidad y el rendimiento de la epitaxia y los dispositivos posteriores.
(3) Control antidopaje difícil:
La introducción de impurezas externas debe controlarse estrictamente para obtener un cristal conductor con dopaje direccional;
(4) Tasa de crecimiento lenta:
La tasa de crecimiento del carburo de silicio es muy lenta. Los materiales de silicio tradicionales solo necesitan 3 días para convertirse en una varilla de cristal, mientras que las varillas de cristal de carburo de silicio necesitan 7 días. Esto conlleva una menor eficiencia de producción del carburo de silicio y una producción muy limitada.
Por otro lado, los parámetros del crecimiento epitaxial de carburo de silicio son extremadamente exigentes, incluyendo la hermeticidad del equipo, la estabilidad de la presión del gas en la cámara de reacción, el control preciso del tiempo de introducción del gas, la precisión de la relación de gases y la gestión rigurosa de la temperatura de deposición. En particular, con la mejora del nivel de resistencia de voltaje del dispositivo, la dificultad de controlar los parámetros centrales de la oblea epitaxial ha aumentado significativamente. Además, con el aumento del espesor de la capa epitaxial, controlar la uniformidad de la resistividad y reducir la densidad de defectos, garantizando al mismo tiempo el espesor, se ha convertido en otro desafío importante. En el sistema de control electrificado, es necesario integrar sensores y actuadores de alta precisión para garantizar que diversos parámetros se regulen de forma precisa y estable. Al mismo tiempo, la optimización del algoritmo de control también es crucial. Debe ser capaz de ajustar la estrategia de control en tiempo real según la señal de retroalimentación para adaptarse a los diversos cambios en el proceso de crecimiento epitaxial de carburo de silicio.
Principales dificultades ensustrato de carburo de siliciofabricación:
Hora de publicación: 07-jun-2024