Tungku pertumbuhan kristal adalah peralatan inti untuksilikon karbidapertumbuhan kristal. Mirip dengan tungku pertumbuhan kristal silikon kristal tradisional. Struktur tungku tidak terlalu rumit. Terutama terdiri dari badan tungku, sistem pemanas, mekanisme transmisi koil, sistem akuisisi dan pengukuran vakum, sistem jalur gas, sistem pendingin, sistem kontrol, dll. Medan termal dan kondisi proses menentukan indikator utamakristal silikon karbidaseperti kualitas, ukuran, konduktivitas dan seterusnya.
Di satu sisi, suhu selama pertumbuhankristal silikon karbidasangat tinggi dan tidak dapat dipantau. Oleh karena itu, kesulitan utamanya terletak pada proses itu sendiri. Kesulitan utamanya adalah sebagai berikut:
(1) Kesulitan dalam pengendalian medan termal:
Pemantauan rongga suhu tinggi yang tertutup sulit dan tidak terkendali. Berbeda dari peralatan pertumbuhan kristal tarik langsung berbasis silikon tradisional dengan tingkat otomatisasi tinggi dan proses pertumbuhan kristal yang dapat diamati dan dikendalikan, kristal silikon karbida tumbuh di ruang tertutup dalam lingkungan suhu tinggi di atas 2.000℃, dan suhu pertumbuhan perlu dikontrol secara tepat selama produksi, yang membuat kontrol suhu menjadi sulit;
(2) Kesulitan dalam pengendalian bentuk kristal:
Mikropipe, inklusi polimorfik, dislokasi, dan cacat lainnya cenderung terjadi selama proses pertumbuhan, dan semuanya saling memengaruhi dan berevolusi. Mikropipe (MP) adalah cacat tipe tembus dengan ukuran beberapa mikron hingga puluhan mikron, yang merupakan cacat mematikan pada perangkat. Kristal tunggal silikon karbida mencakup lebih dari 200 bentuk kristal yang berbeda, tetapi hanya beberapa struktur kristal (tipe 4H) yang merupakan bahan semikonduktor yang diperlukan untuk produksi. Transformasi bentuk kristal mudah terjadi selama proses pertumbuhan, yang mengakibatkan cacat inklusi polimorfik. Oleh karena itu, perlu untuk mengontrol parameter secara akurat seperti rasio silikon-karbon, gradien suhu pertumbuhan, laju pertumbuhan kristal, dan tekanan aliran udara. Selain itu, ada gradien suhu dalam medan termal pertumbuhan kristal tunggal silikon karbida, yang menyebabkan tegangan internal asli dan dislokasi yang dihasilkan (dislokasi bidang dasar BPD, dislokasi sekrup TSD, dislokasi tepi TED) selama proses pertumbuhan kristal, sehingga memengaruhi kualitas dan kinerja epitaksi dan perangkat berikutnya.
(3) Kontrol doping yang sulit:
Pengenalan pengotor eksternal harus dikontrol secara ketat untuk mendapatkan kristal konduktif dengan doping terarah;
(4) Tingkat pertumbuhan lambat:
Laju pertumbuhan silikon karbida sangat lambat. Bahan silikon tradisional hanya memerlukan waktu 3 hari untuk tumbuh menjadi batang kristal, sedangkan batang kristal silikon karbida memerlukan waktu 7 hari. Hal ini menyebabkan efisiensi produksi silikon karbida secara alami lebih rendah dan hasil produksi sangat terbatas.
Di sisi lain, parameter pertumbuhan epitaksial silikon karbida sangat menuntut, termasuk kedap udara peralatan, stabilitas tekanan gas di ruang reaksi, kontrol waktu pemasukan gas yang tepat, akurasi rasio gas, dan manajemen suhu pengendapan yang ketat. Secara khusus, dengan peningkatan level resistansi tegangan perangkat, kesulitan mengendalikan parameter inti wafer epitaksial telah meningkat secara signifikan. Selain itu, dengan peningkatan ketebalan lapisan epitaksial, bagaimana cara mengendalikan keseragaman resistivitas dan mengurangi kepadatan cacat sambil memastikan ketebalannya telah menjadi tantangan besar lainnya. Dalam sistem kontrol elektrifikasi, perlu untuk mengintegrasikan sensor dan aktuator presisi tinggi untuk memastikan bahwa berbagai parameter dapat diatur secara akurat dan stabil. Pada saat yang sama, pengoptimalan algoritma kontrol juga penting. Ia harus dapat menyesuaikan strategi kontrol secara real time sesuai dengan sinyal umpan balik untuk beradaptasi dengan berbagai perubahan dalam proses pertumbuhan epitaksial silikon karbida.
Kesulitan utama dalamsubstrat silikon karbidamanufaktur:
Waktu posting: 07-Jun-2024