De Kristallwuesstumsuewen ass déi zentral Ausrüstung firSiliziumkarbidKristallwuesstum. Et ass ähnlech wéi den traditionellen Kristallwuesstumsuewen vu kristallinem Silizium. D'Uewenstruktur ass net ganz komplizéiert. E besteet haaptsächlech aus dem Uewekierper, dem Heizsystem, dem Spuleniwwerdroungsmechanismus, dem Vakuumerfassungs- a Miessungssystem, dem Gasweesystem, dem Killsystem, dem Kontrollsystem, etc. D'thermescht Feld an d'Prozessbedingunge bestëmmen déi wichtegst Indikatoren vunSiliziumkarbidkristallwéi Qualitéit, Gréisst, Konduktivitéit a sou weider.
Op der enger Säit ass d'Temperatur während dem Wuesstum vunSiliziumkarbidkristallass ganz héich a kann net iwwerwaacht ginn. Dofir läit déi Haaptschwieregkeet am Prozess selwer. Déi Haaptschwieregkeete sinn déi folgend:
(1) Schwieregkeeten bei der Kontroll vum thermesche Feld:
D'Iwwerwaachung vun der zouener Héichtemperaturkavitéit ass schwéier an onkontrolléierbar. Am Géigesaz zu der traditioneller Ausrüstung fir Kristallwuesstum op Siliziumbasis mat engem héije Grad un Automatiséierung an engem observéierbaren a kontrolléierbare Kristallwuesstumsprozess wuessen Siliziumcarbidkristaller an engem zouene Raum an enger Héichtemperaturëmfeld iwwer 2.000 ℃, an d'Wuesstumstemperatur muss während der Produktioun präzis kontrolléiert ginn, wat d'Temperaturkontroll schwéier mécht;
(2) Schwieregkeeten bei der Kontroll vun der Kristallform:
Mikropipen, polymorph Inklusiounen, Verrenkungen an aner Defekter si ganz ufälleg fir während dem Wuessprozess opzetrieden, a si beaflossen a entwéckelen sech géigesäiteg. Mikropipen (MP) si Duerchgangsdefekter mat enger Gréisst vu verschiddene Mikrometer bis Zénger Mikrometer, déi Killerdefekter vun Apparater sinn. Siliziumcarbid-Eenkristaller enthalen méi wéi 200 verschidde Kristallformen, awer nëmmen e puer Kristallstrukturen (4H-Typ) sinn déi Hallefleedermaterialien, déi fir d'Produktioun gebraucht ginn. Kristallformtransformatioun ass einfach während dem Wuessprozess ze erfëllen, wat zu polymorphen Inklusiounsdefekter féiert. Dofir ass et néideg Parameteren wéi Silizium-Kuelestoff-Verhältnis, Wuesstemperaturgradient, Kristallwuesstumsrate an Loftstroumdrock präzis ze kontrolléieren. Zousätzlech gëtt et en Temperaturgradient am thermesche Feld vum Siliziumcarbid-Eenkristallwuesstum, deen zu nativer interner Spannung an de resultéierende Verrenkungen (Basalplanverrenkung BPD, Schraufverrenkung TSD, Kantverrenkung TED) während dem Kristallwuesstumsprozess féiert, wouduerch d'Qualitéit an d'Leeschtung vun der spéiderer Epitaxie an Apparater beaflosst gëtt.
(3) Schwiereg Dopingkontroll:
D'Aféierung vun externen Ongereinheeten muss streng kontrolléiert ginn, fir e leitfäege Kristall mat direktionaler Dotierung ze kréien;
(4) Lues Wuesstemsquote:
D'Wuesstumsquote vu Siliziumkarbid ass ganz lues. Traditionell Siliziummaterialien brauchen nëmmen 3 Deeg fir zu enger Kristallstaaf ze wuessen, während Siliziumkarbid-Kristallstaafen 7 Deeg brauchen. Dëst féiert zu enger natierlech méi niddreger Produktiounseffizienz vu Siliziumkarbid an enger ganz limitéierter Leeschtung.
Op der anerer Säit sinn d'Parameter vum epitaktischen Wuesstum vu Siliziumkarbid extrem usprochsvoll, dorënner d'Loftdichtheet vun der Ausrüstung, d'Stabilitéit vum Gasdrock an der Reaktiounskammer, déi präzis Kontroll vun der Gasaféierungszäit, d'Genauegkeet vum Gasverhältnis an déi strikt Gestioun vun der Oflagerungstemperatur. Besonnesch mat der Verbesserung vum Spannungswiderstandsniveau vum Apparat ass d'Schwieregkeet fir d'Kärparameter vun der epitaktischer Wafer ze kontrolléieren däitlech eropgaang. Zousätzlech ass mat der Erhéijung vun der Déckt vun der epitaktischer Schicht eng aner grouss Erausfuerderung ginn, wéi d'Uniformitéit vum Widderstand kontrolléiert gëtt an d'Defektdicht reduzéiert gëtt, wärend d'Déckt geséchert gëtt. Am elektrifizéierte Kontrollsystem ass et néideg, héichpräzis Sensoren an Aktuatoren z'integréieren, fir sécherzestellen, datt verschidde Parameter präzis a stabil geregelt kënne ginn. Gläichzäiteg ass d'Optimiséierung vum Kontrollalgorithmus och entscheedend. Et muss fäeg sinn, d'Kontrollstrategie a Echtzäit no dem Feedbacksignal unzepassen, fir sech un verschidde Verännerungen am epitaktischen Wuesstumsprozess vu Siliziumkarbid unzepassen.
Haaptschwieregkeeten anSiliziumkarbid-SubstratFabrikatioun:
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 07.06.2024