결정성장로는 결정성장의 핵심장비이다.탄화규소결정 성장. 이는 기존의 결정질 실리콘 등급 결정 성장로와 유사합니다. 로의 구조는 그리 복잡하지 않습니다. 주로 로 본체, 가열 시스템, 코일 전달 메커니즘, 진공 획득 및 측정 시스템, 가스 경로 시스템, 냉각 시스템, 제어 시스템 등으로 구성됩니다. 열장과 공정 조건이 결정 성장의 핵심 지표를 결정합니다.탄화규소 결정품질, 크기, 전도도 등과 같은 것들입니다.
한편, 성장 중 온도는탄화규소 결정매우 높아 모니터링이 불가능합니다. 따라서 가장 큰 어려움은 프로세스 자체에 있습니다. 주요 어려움은 다음과 같습니다.
(1) 열장 제어의 어려움 :
폐쇄된 고온 공동의 모니터링은 어렵고 제어가 불가능합니다. 고도의 자동화와 관찰 및 제어 가능한 결정 성장 공정을 갖춘 기존의 실리콘 기반 솔루션 직접 인발 결정 성장 장비와 달리, 탄화규소 결정은 2,000℃ 이상의 고온 환경의 폐쇄된 공간에서 성장하며, 생산 과정에서 성장 온도를 정밀하게 제어해야 하므로 온도 제어가 어렵습니다.
(2) 결정형 조절의 어려움 :
마이크로파이프, 다형성 개재물, 전위 및 기타 결함은 성장 과정에서 발생하기 쉬우며, 서로 영향을 주고받으며 발전합니다. 마이크로파이프(MP)는 수 미크론에서 수십 미크론 크기의 관통형 결함으로, 소자의 치명적인 결함입니다. 탄화규소 단결정은 200가지가 넘는 다양한 결정형을 포함하지만, 생산에 필요한 반도체 재료는 소수의 결정 구조(4H형)에 불과합니다. 성장 과정에서 결정형 변형이 쉽게 발생하여 다형성 개재물 결함이 발생합니다. 따라서 실리콘-탄소 비율, 성장 온도 구배, 결정 성장 속도, 기류 압력과 같은 변수를 정확하게 제어하는 것이 필수적입니다. 또한, 탄화규소 단결정 성장의 열장에는 온도 구배가 존재하며, 이는 결정 성장 과정에서 고유 내부 응력과 그에 따른 전위(기저면 전위(BPD), 나사 전위(TSD), 에지 전위(TED))를 유발하여 후속 에피택시 및 소자의 품질과 성능에 영향을 미칩니다.
(3) 도핑 관리의 어려움 :
방향성 도핑이 적용된 전도성 결정을 얻으려면 외부 불순물의 도입을 엄격하게 제어해야 합니다.
(4) 느린 성장 속도:
탄화규소의 성장 속도는 매우 느립니다. 기존 실리콘 소재는 결정 막대로 성장하는 데 3일밖에 걸리지 않지만, 탄화규소 결정 막대는 7일이 걸립니다. 이로 인해 탄화규소의 생산 효율이 낮아지고 생산량도 매우 제한적입니다.
한편, 실리콘 카바이드 에피택셜 성장의 파라미터는 장비의 기밀성, 반응 챔버 내 가스 압력의 안정성, 가스 도입 시간의 정밀 제어, 가스 비율의 정확성, 그리고 증착 온도의 엄격한 관리 등 매우 까다롭습니다. 특히, 소자의 전압 저항 수준이 향상됨에 따라 에피택셜 웨이퍼의 핵심 파라미터 제어의 어려움이 크게 증가했습니다. 또한, 에피택셜층의 두께가 증가함에 따라, 두께를 유지하면서 저항률의 균일성을 제어하고 결함 밀도를 줄이는 방법 또한 중요한 과제가 되었습니다. 전기 제어 시스템에서는 다양한 파라미터를 정확하고 안정적으로 제어하기 위해 고정밀 센서와 액추에이터를 통합해야 합니다. 동시에 제어 알고리즘의 최적화 또한 중요합니다. 실리콘 카바이드 에피택셜 성장 공정의 다양한 변화에 적응하기 위해 피드백 신호에 따라 실시간으로 제어 전략을 조정할 수 있어야 합니다.
주요 어려움실리콘 카바이드 기판조작:
게시 시간: 2024년 6월 7일