결정 성장로는 핵심 장비입니다.탄화규소결정 성장에 사용되는 이 장치는 기존의 결정질 실리콘 등급 결정 성장로와 유사합니다. 로의 구조는 그다지 복잡하지 않으며, 주로 본체, 가열 시스템, 코일 전달 메커니즘, 진공 획득 및 측정 시스템, 가스 통로 시스템, 냉각 시스템, 제어 시스템 등으로 구성됩니다. 열장과 공정 조건이 주요 지표를 결정합니다.탄화규소 결정품질, 크기, 전도성 등과 같은 것들이죠.
한편으로, 성장 과정 중의 온도탄화규소 결정수치가 매우 높아서 모니터링이 불가능합니다. 따라서 주요 어려움은 프로세스 자체에 있습니다. 주요 어려움은 다음과 같습니다.
(1) 열장 제어의 어려움:
밀폐된 고온 공동의 모니터링은 어렵고 제어가 불가능합니다. 자동화 수준이 높고 결정 성장 과정을 관찰 및 제어할 수 있는 기존의 실리콘 기반 용액 직접 인발 결정 성장 장비와 달리, 탄화규소 결정은 2,000℃ 이상의 고온 환경의 밀폐된 공간에서 성장하며, 생산 과정에서 성장 온도를 정밀하게 제어해야 하므로 온도 제어가 어렵습니다.
(2) 결정 형태 제어의 어려움:
성장 과정에서 미세관, 다형 개재물, 전위 등의 결함이 발생하기 쉬우며, 이러한 결함들은 서로 영향을 주고받으며 발전합니다. 미세관(MP)은 수 마이크론에서 수십 마이크론 크기의 관통형 결함으로, 소자의 성능을 저하시키는 주요 결함입니다. 탄화규소 단결정은 200가지가 넘는 다양한 결정 형태를 가지고 있지만, 반도체 생산에 필요한 재료는 몇 가지 결정 구조(4H형)에 불과합니다. 성장 과정에서 결정 형태 변환이 쉽게 발생하여 다형 개재물 결함이 생깁니다. 따라서 실리콘-탄소 비율, 성장 온도 구배, 결정 성장 속도, 공기 유량 등의 변수를 정밀하게 제어해야 합니다. 또한, 탄화규소 단결정 성장 과정에서는 온도 구배가 발생하여 결정 내부에 고유 응력이 생기고, 이로 인해 기저면 전위(BPD), 나사 전위(TSD), 모서리 전위(TED) 등의 전위가 발생하여 후속 에피택시 및 소자의 품질과 성능에 악영향을 미칩니다.
(3) 도핑 관리의 어려움:
방향성 도핑이 적용된 전도성 결정을 얻기 위해서는 외부 불순물의 유입을 엄격하게 제어해야 합니다.
(4) 느린 성장률:
탄화규소의 성장 속도는 매우 느립니다. 기존 실리콘 소재는 결정 막대로 성장하는 데 3일밖에 걸리지 않지만, 탄화규소 결정 막대는 7일이 걸립니다. 이러한 특성 때문에 탄화규소의 생산 효율이 자연스럽게 낮아지고 생산량도 매우 제한적입니다.
한편, 탄화규소 에피택셜 성장 공정은 장비의 기밀성, 반응 챔버 내 가스 압력의 안정성, 가스 주입 시간의 정밀 제어, 가스 비율의 정확성, 증착 온도의 엄격한 관리 등 여러 매개변수에 매우 까다로운 조건을 요구합니다. 특히, 소자의 전압 저항 수준이 향상됨에 따라 에피택셜 웨이퍼의 핵심 매개변수 제어 난이도가 크게 증가했습니다. 또한, 에피택셜 층 두께가 증가함에 따라 두께를 유지하면서 저항률 균일성을 제어하고 결함 밀도를 줄이는 것이 또 다른 주요 과제가 되었습니다. 전동 제어 시스템에서는 다양한 매개변수를 정확하고 안정적으로 제어하기 위해 고정밀 센서와 액추에이터를 통합해야 합니다. 동시에 제어 알고리즘의 최적화 또한 매우 중요합니다. 탄화규소 에피택셜 성장 공정의 다양한 변화에 적응하기 위해 피드백 신호에 따라 실시간으로 제어 전략을 조정할 수 있어야 합니다.
주요 어려움탄화규소 기판조작:
게시 시간: 2024년 6월 7일