Kristallide kasvuahi on peamine seaderänikarbiidkristallide kasv. See sarnaneb traditsioonilise kristallilise räni kristallide kasvuahjuga. Ahju struktuur ei ole väga keeruline. See koosneb peamiselt ahju korpusest, küttesüsteemist, mähise ülekandemehhanismist, vaakumi omandamise ja mõõtmise süsteemist, gaasikanali süsteemist, jahutussüsteemist, juhtimissüsteemist jne. Soojusväli ja protsessi tingimused määravad peamised näitajad.ränikarbiidi kristallnagu kvaliteet, suurus, juhtivus ja nii edasi.
Ühelt poolt, temperatuur kasvu ajalränikarbiidi kristallon väga kõrge ja seda ei saa jälgida. Seetõttu seisneb peamine raskus protsessis endas. Peamised raskused on järgmised:
(1) Termovälja juhtimise raskused:
Suletud kõrgtemperatuurilise õõnsuse jälgimine on keeruline ja kontrollimatu. Erinevalt traditsioonilistest ränipõhistest otsetõmbekristallide kasvuseadmetest, millel on kõrge automatiseerimisaste ja jälgitav ning kontrollitav kristallikasvuprotsess, kasvavad ränikarbiidi kristallid suletud ruumis kõrgtemperatuuril üle 2000 ℃ ning kasvutemperatuuri tuleb tootmise ajal täpselt kontrollida, mis muudab temperatuuri reguleerimise keeruliseks.
(2) Kristallvormi kontrollimise raskused:
Mikrotorud, polümorfsed inklusioonid, dislokatsioonid ja muud defektid on kasvuprotsessi käigus kergesti tekkivad ning need mõjutavad ja arendavad üksteist edasi. Mikrotorud (MP) on läbivad defektid, mille suurus on mitu mikronit kuni kümneid mikroneid ja mis on seadmete surmavad defektid. Ränikarbiidi monokristallid hõlmavad enam kui 200 erinevat kristallivormi, kuid ainult vähesed kristallstruktuurid (4H tüüp) on tootmiseks vajalikud pooljuhtmaterjalid. Kasvuprotsessi käigus toimub kristallivormi muutumine kergesti, mille tulemuseks on polümorfsed inklusioonidefektid. Seetõttu on vaja täpselt kontrollida selliseid parameetreid nagu räni-süsiniku suhe, kasvutemperatuuri gradient, kristalli kasvukiirus ja õhuvoolu rõhk. Lisaks on ränikarbiidi monokristalli kasvu termilisel väljal temperatuurigradient, mis põhjustab kristalli kasvuprotsessi ajal loomulikku sisepinget ja sellest tulenevaid dislokatsioone (põhitasandi dislokatsioon BPD, kruvi dislokatsioon TSD, serva dislokatsioon TED), mõjutades seeläbi järgneva epitaksia ja seadmete kvaliteeti ja jõudlust.
(3) Raske dopingukontroll:
Suunatud dopeerimisega juhtiva kristalli saamiseks tuleb väliste lisandite sissetoomist rangelt kontrollida;
(4) Aeglane kasvumäär:
Ränikarbiidi kasvukiirus on väga aeglane. Traditsioonilistel ränimaterjalidel kulub kristallvardaks kasvamiseks vaid 3 päeva, samas kui ränikarbiidist kristallvardad vajavad 7 päeva. See viib ränikarbiidi tootmise loomulikult madalama efektiivsuseni ja väga piiratud toodanguni.
Teisest küljest on ränikarbiidi epitaksiaalse kasvu parameetrid äärmiselt nõudlikud, sealhulgas seadmete õhutihedus, gaasirõhu stabiilsus reaktsioonikambris, gaasi sisestamise aja täpne reguleerimine, gaasi suhte täpsus ja sadestamistemperatuuri range reguleerimine. Eelkõige on seadme pingetakistuse taseme paranemisega märkimisväärselt suurenenud epitaksiaalse vahvli südamiku parameetrite reguleerimise raskus. Lisaks on epitaksiaalse kihi paksuse suurenemisega muutunud oluliseks väljakutseks takistuse ühtluse reguleerimine ja defektide tiheduse vähendamine, tagades samal ajal paksuse. Elektrifitseeritud juhtimissüsteemis on vaja integreerida ülitäpseid andureid ja ajameid, et tagada erinevate parameetrite täpne ja stabiilne reguleerimine. Samal ajal on oluline ka juhtimisalgoritmi optimeerimine. See peab suutma juhtimisstrateegiat reaalajas tagasiside signaali järgi kohandada, et kohaneda ränikarbiidi epitaksiaalse kasvuprotsessi erinevate muutustega.
Peamised raskused seosesränikarbiidi substraattootmine:
Postituse aeg: 07.06.2024