Kiteenkasvatusuuni on ydinlaitepiikarbidikiteenkasvatus. Se on samanlainen kuin perinteinen kiteisen piilaadun kiteenkasvatusuuni. Uunin rakenne ei ole kovin monimutkainen. Se koostuu pääasiassa uunin rungosta, lämmitysjärjestelmästä, kelan siirtomekanismista, tyhjiön hankinta- ja mittausjärjestelmästä, kaasun kulkureittijärjestelmästä, jäähdytysjärjestelmästä, ohjausjärjestelmästä jne. Lämpökenttä ja prosessiolosuhteet määrittävät keskeiset indikaattorit.piikarbidikidekuten laatu, koko, johtavuus ja niin edelleen.
Toisaalta lämpötila kasvun aikanapiikarbidikideon erittäin korkea eikä sitä voida seurata. Siksi suurin vaikeus on itse prosessissa. Pääasialliset vaikeudet ovat seuraavat:
(1) Lämpökentän hallinnan vaikeus:
Suljetun korkean lämpötilan ontelon valvonta on vaikeaa ja hallitsematonta. Toisin kuin perinteiset piipohjaiset ratkaisut, joissa käytetään suoravetokiteiden kasvatuslaitteita, joissa on korkea automatisointiaste ja havaittavissa oleva ja hallittava kiteenkasvatusprosessi, piikarbidikiteet kasvavat suljetussa tilassa yli 2 000 ℃:n lämpötilassa, ja kasvulämpötilaa on säädettävä tarkasti tuotannon aikana, mikä tekee lämpötilan säädöstä vaikeaa.
(2) Kidemuodon hallinnan vaikeus:
Mikroputket, polymorfiset sulkeumat, dislokaatiot ja muut viat ovat alttiita kasvuprosessin aikana esiintymään, ja ne vaikuttavat toisiinsa ja kehittävät toisiaan. Mikroputket (MP) ovat läpivirtaustyyppisiä vikoja, joiden koko vaihtelee useista mikroneista kymmeniin mikroneihin ja jotka ovat laitteiden tappajavikoja. Piikarbidi-yksittäiskiteet sisältävät yli 200 erilaista kidemuotoa, mutta vain harvat kiderakenteet (4H-tyyppi) ovat puolijohdemateriaaleja, joita tarvitaan tuotantoon. Kiteen muoto muuttuu helposti kasvuprosessin aikana, mikä johtaa polymorfisiin sulkeumavirheisiin. Siksi on tarpeen hallita tarkasti parametreja, kuten pii-hiilisuhdetta, kasvulämpötilagradienttia, kiteen kasvunopeutta ja ilman virtauspainetta. Lisäksi piikarbidi-yksittäiskiteen kasvun lämpökentässä on lämpötilagradientti, joka johtaa natiiviin sisäiseen jännitykseen ja siitä johtuviin dislokaatioihin (pohjatason dislokaatio BPD, ruuvin dislokaatio TSD, reunan dislokaatio TED) kiteen kasvuprosessin aikana, mikä vaikuttaa myöhempien epitaksia- ja laitteiden laatuun ja suorituskykyyn.
(3) Vaikea dopingvalvonta:
Ulkoisten epäpuhtauksien pääsyä on valvottava tarkasti, jotta saadaan johtava kide, jossa on suuntadoping;
(4) Hidas kasvuvauhti:
Piikarbidin kasvuvauhti on hyvin hidas. Perinteiset piimateriaalit tarvitsevat vain 3 päivää kasvaakseen kidetangoksi, kun taas piikarbidikiteiset sauvat tarvitsevat 7 päivää. Tämä johtaa luonnostaan alhaisempaan piikarbidin tuotantotehokkuuteen ja erittäin rajalliseen tuotantoon.
Toisaalta piikarbidin epitaksiaalisen kasvun parametrit ovat erittäin vaativia, mukaan lukien laitteen ilmatiiviys, reaktiokammion kaasunpaineen vakaus, kaasun syöttöajan tarkka säätö, kaasusuhteen tarkkuus ja laskeutumislämpötilan tarkka hallinta. Erityisesti laitteen jänniteresistanssin tason parantuessa epitaksiaalisen kiekon ydinparametrien hallinnan vaikeus on lisääntynyt merkittävästi. Lisäksi epitaksiaalisen kerroksen paksuuden kasvaessa toinen merkittävä haaste on ollut resistiivisyyden tasaisuuden säätö ja vikatiheyden vähentäminen samalla, kun varmistetaan paksuus. Sähköistetyssä ohjausjärjestelmässä on tarpeen integroida erittäin tarkkoja antureita ja toimilaitteita sen varmistamiseksi, että eri parametreja voidaan säätää tarkasti ja vakaasti. Samalla on myös ohjausalgoritmin optimointi ratkaisevan tärkeää. Sen on kyettävä säätämään ohjausstrategiaa reaaliajassa takaisinkytkentäsignaalin mukaan, jotta se mukautuu piikarbidin epitaksiaalisen kasvun erilaisiin muutoksiin.
Pääasialliset vaikeudetpiikarbidisubstraattivalmistus:
Julkaisun aika: 7. kesäkuuta 2024