Peć za rast kristala je glavna oprema zasilicijev karbidrast kristala. Slična je tradicionalnoj peći za rast kristala kristalnog silicija. Struktura peći nije jako komplicirana. Uglavnom se sastoji od tijela peći, sustava grijanja, mehanizma za prijenos zavojnice, sustava za akviziciju i mjerenje vakuuma, sustava plinskih putova, sustava hlađenja, upravljačkog sustava itd. Toplinsko polje i uvjeti procesa određuju ključne pokazateljekristal silicijevog karbidakao što su kvaliteta, veličina, vodljivost i tako dalje.
S jedne strane, temperatura tijekom rastakristal silicijevog karbidaje vrlo visok i ne može se pratiti. Stoga glavna poteškoća leži u samom procesu. Glavne poteškoće su sljedeće:
(1) Teškoće u kontroli toplinskog polja:
Praćenje zatvorene visokotemperaturne šupljine je teško i nekontrolirano. Za razliku od tradicionalne opreme za rast kristala izravnim izvlačenjem iz otopine na bazi silicija s visokim stupnjem automatizacije te vidljivim i kontroliranim procesom rasta kristala, kristali silicijevog karbida rastu u zatvorenom prostoru u okruženju visoke temperature iznad 2000 ℃, a temperatura rasta mora se precizno kontrolirati tijekom proizvodnje, što otežava kontrolu temperature;
(2) Teškoće u kontroli kristalnog oblika:
Mikrocjevčice, polimorfne inkluzije, dislokacije i drugi defekti skloni su nastanku tijekom procesa rasta, a međusobno utječu i razvijaju se. Mikrocjevčice (MP) su defekti prolaznog tipa veličine od nekoliko mikrona do desetaka mikrona, koji su smrtonosni defekti uređaja. Monokristali silicijevog karbida uključuju više od 200 različitih kristalnih oblika, ali samo nekoliko kristalnih struktura (4H tip) su poluvodički materijali potrebni za proizvodnju. Transformacija kristalnog oblika lako se događa tijekom procesa rasta, što rezultira polimorfnim defektima inkluzije. Stoga je potrebno točno kontrolirati parametre kao što su omjer silicija i ugljika, gradijent temperature rasta, brzina rasta kristala i tlak protoka zraka. Osim toga, postoji temperaturni gradijent u toplinskom polju rasta monokristala silicijevog karbida, što dovodi do izvornog unutarnjeg naprezanja i rezultirajućih dislokacija (dislokacija bazalne ravnine BPD, dislokacija vijka TSD, dislokacija ruba TED) tijekom procesa rasta kristala, što utječe na kvalitetu i performanse naknadne epitaksije i uređaja.
(3) Teška doping kontrola:
Uvođenje vanjskih nečistoća mora biti strogo kontrolirano kako bi se dobio vodljivi kristal s usmjerenim dopiranjem;
(4) Spora stopa rasta:
Stopa rasta silicijevog karbida je vrlo spora. Tradicionalnim silicijevim materijalima potrebna su samo 3 dana da izrastu u kristalnu šipku, dok kristalnim šipkama silicijevog karbida treba 7 dana. To dovodi do prirodno niže učinkovitosti proizvodnje silicijevog karbida i vrlo ograničenog prinosa.
S druge strane, parametri epitaksijalnog rasta silicij-karbida izuzetno su zahtjevni, uključujući nepropusnost opreme, stabilnost tlaka plina u reakcijskoj komori, preciznu kontrolu vremena uvođenja plina, točnost omjera plina i strogo upravljanje temperaturom taloženja. Posebno se s poboljšanjem razine naponskog otpora uređaja značajno povećala poteškoća u kontroli parametara jezgre epitaksijalne pločice. Osim toga, s povećanjem debljine epitaksijalnog sloja, još jedan veliki izazov postao je način kontrole ujednačenosti otpora i smanjenja gustoće defekata uz osiguranje debljine. U elektrificiranom upravljačkom sustavu potrebno je integrirati visokoprecizne senzore i aktuatore kako bi se osiguralo da se različiti parametri mogu točno i stabilno regulirati. Istovremeno, ključna je i optimizacija upravljačkog algoritma. Potrebno je moći prilagoditi strategiju upravljanja u stvarnom vremenu prema povratnom signalu kako bi se prilagodio različitim promjenama u procesu epitaksijalnog rasta silicij-karbida.
Glavne poteškoće usilicij-karbidna podlogaproizvodnja:
Vrijeme objave: 07.06.2024.