O forno de crecemento de cristais é o equipo principal paracarburo de siliciocrecemento de cristais. É similar ao forno tradicional de crecemento de cristais de grao de silicio cristalino. A estrutura do forno non é moi complicada. Está composto principalmente polo corpo do forno, o sistema de calefacción, o mecanismo de transmisión da bobina, o sistema de adquisición e medición do baleiro, o sistema de ruta de gas, o sistema de refrixeración, o sistema de control, etc. O campo térmico e as condicións do proceso determinan os indicadores clave decristal de carburo de siliciocomo a calidade, o tamaño, a condutividade e demais.
Por unha banda, a temperatura durante o crecemento decristal de carburo de silicioé moi alto e non se pode monitorizar. Polo tanto, a principal dificultade reside no propio proceso. As principais dificultades son as seguintes:
(1) Dificultade no control do campo térmico:
A monitorización da cavidade pechada a alta temperatura é difícil e incontrolable. A diferenza dos equipos tradicionais de crecemento de cristais de tracción directa con solución baseada en silicio cun alto grao de automatización e un proceso de crecemento de cristais observable e controlable, os cristais de carburo de silicio medran nun espazo pechado nun ambiente de alta temperatura por riba dos 2.000 ℃, e a temperatura de crecemento debe controlarse con precisión durante a produción, o que dificulta o control da temperatura;
(2) Dificultade no control da forma cristalina:
As microtubacións, as inclusións polimórficas, as dislocacións e outros defectos son propensos a producirse durante o proceso de crecemento, e estes aféctanse e evolucionan mutuamente. As microtubacións (MP) son defectos de tipo pasante cun tamaño de varias micras a decenas de micras, que son defectos mortais dos dispositivos. Os monocristais de carburo de silicio inclúen máis de 200 formas cristalinas diferentes, pero só unhas poucas estruturas cristalinas (tipo 4H) son os materiais semicondutores necesarios para a produción. A transformación da forma cristalina é fácil de producir durante o proceso de crecemento, o que resulta en defectos de inclusión polimórfica. Polo tanto, é necesario controlar con precisión parámetros como a relación silicio-carbono, o gradiente de temperatura de crecemento, a taxa de crecemento do cristal e a presión do fluxo de aire. Ademais, hai un gradiente de temperatura no campo térmico do crecemento do monocristal de carburo de silicio, o que leva á tensión interna nativa e ás dislocacións resultantes (dislocación do plano basal BPD, dislocación do parafuso TSD, dislocación do bordo TED) durante o proceso de crecemento do cristal, afectando así á calidade e ao rendemento da epitaxia e dos dispositivos posteriores.
(3) Control antidopaxe difícil:
A introdución de impurezas externas debe ser estritamente controlada para obter un cristal condutor con dopaxe direccional;
(4) Taxa de crecemento lenta:
A taxa de crecemento do carburo de silicio é moi lenta. Os materiais de silicio tradicionais só precisan 3 días para converterse nunha vara de cristal, mentres que as varas de cristal de carburo de silicio precisan 7 días. Isto leva a unha eficiencia de produción de carburo de silicio naturalmente menor e a unha produción moi limitada.
Por outra banda, os parámetros do crecemento epitaxial do carburo de silicio son extremadamente esixentes, incluíndo a estanqueidade do equipo, a estabilidade da presión do gas na cámara de reacción, o control preciso do tempo de introdución do gas, a precisión da proporción de gas e a xestión estrita da temperatura de deposición. En particular, coa mellora do nivel de resistencia á tensión do dispositivo, a dificultade de controlar os parámetros principais da oblea epitaxial aumentou significativamente. Ademais, co aumento do grosor da capa epitaxial, como controlar a uniformidade da resistividade e reducir a densidade de defectos garantindo ao mesmo tempo o grosor converteuse noutro desafío importante. No sistema de control electrificado, é necesario integrar sensores e actuadores de alta precisión para garantir que varios parámetros se poidan regular de forma precisa e estable. Ao mesmo tempo, a optimización do algoritmo de control tamén é crucial. Debe ser capaz de axustar a estratexia de control en tempo real segundo o sinal de retroalimentación para adaptarse a varios cambios no proceso de crecemento epitaxial do carburo de silicio.
Principais dificultades ensubstrato de carburo de siliciofabricación:
Data de publicación: 07-06-2024