Wat ass e Siliziumkarbid (SiC) Kristallwachstufeuewen?

SiChuet d'Charakteristike vun enger grousser Bandlück, héijer thermescher Konduktivitéit, héijer kritescher Duerchbrochfeldstäerkt an héijer Elektronensättigungsdriftquote. Et kann d'Ufuerderunge vun der Uwendung ënner héijen Temperaturen, héijen Drock, héijer Frequenz an héijer Leeschtung erfëllen. Et kann wäit verbreet an neien Energiefahrzeugen, Photovoltaik, industrieller Kontroll, Radiofrequenzkommunikatioun an anere Beräicher agesat ginn. Mat der schneller Entwécklung vu verwandte Industrien huet de Maart fir Hallefleeder vun der drëtter Generatioun, deen duerch Siliziumkarbid representéiert gëtt, nei Méiglechkeeten ageleet.

Kristallwuesstum ass dat zentralt Element vun der Produktioun vu Siliziumcarbid-Substrater, an d'Haaptausrüstung ass den Kristallwuesstumsuewen. Ähnlech wéi traditionell Kristallwuesstumsuewen am kristalline Siliziumgrad ass d'Uewenstruktur net ganz komplizéiert. Si 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 fir d'Qualitéit, d'Gréisst, d'Konduktivitéit an aner Schlësselindikatoren vun der Siliziumcarbidkristallqualitéit, der Gréisst, der Konduktivitéit an aner Schlësselindikatoren.

Ⅰ. Schwieregkeeten an der Technologie fir d'Wuesstum vu Siliziumkarbidkristaller

D'Temperatur vum Wuesstum vu Siliziumcarbidkristaller ass ganz héich a kann net iwwerwaacht ginn, dofir läit déi Haaptschwieregkeet am Prozess selwer:

(1)Schwieregkeeten beim Kontroll vum thermesche FeldD'Iwwerwaachung vun der zouener Héichtemperaturkavitéit ass schwéier an onkontrolléierbar. Am Géigesaz zu der traditioneller Silizium-baséierter Kristallwuesstumsausrüstung, déi en héije Grad un Automatiséierung huet an de Kristallwuesstumsprozess observéiert, kontrolléiert a justifiéiert ka ginn, wuessen Siliziumcarbidkristaller an engem zouene Raum an enger Héichtemperaturëmfeld iwwer 2.000 °C, an d'Wuestumstemperatur muss während der Produktioun präzis kontrolléiert ginn, wat d'Temperaturkontroll schwéier mécht;

(2)Schwieregkeeten, d'Kristallform ze kontrolléierenMikropipen, polymorph Inklusiounen, Verrenkungen an aner Defekter si ganz ufälleg fir während dem Wuesstumsprozess 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-Eenzelkristaller enthalen méi wéi 200 verschidde Kristallformen, awer nëmmen e puer Kristallstrukturen (4H Typ) sinn déi Hallefleedermaterialien, déi fir d'Produktioun gebraucht ginn. Kristallformtransformatioun ass ufälleg während dem Wuesstumsprozess, wat zu polymorphen Inklusiounsdefekter féiert. Dofir ass et néideg, Parameteren wéi Silizium-Kuelestoff-Verhältnis, Wuesstumstemperaturgradient, Kristallwuesstumsrate a Gasflussdrock präzis ze kontrolléieren.

Zousätzlech gëtt et en Temperaturgradient am thermesche Feld vum Siliziumcarbid-Eenkristallwuesstum, deen zu enger nativer interner Spannung an de resultéierende Verrécklungen (Basalplanverrécklung BPD, Schrauwenderrécklung TSD, Kantenverrécklung TED) während dem Kristallwuesstumsprozess féiert, wouduerch d'Qualitéit an d'Leeschtung vun der spéiderer Epitaxie an den Apparater beaflosst ginn.

(3)Schwiereg DopingkontrollD'Aféierung vun externen Ongereinheeten muss streng kontrolléiert ginn, fir e leitfäege Kristall mat direktionaler Dotierung ze kréien;

(4)Lues WuesstemsquoteD'Wuesstumsquote vu Siliziumkarbid ass ganz lues. TraditionellSiliziummaterialienbrauchen 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'Parameteren 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 Widderstandsspannungsniveau vum Apparat ass d'Schwieregkeet fir d'Kärparameter vun der epitaktischer Wafer ze kontrolléieren däitlech eropgaang.

Zousätzlech, mat der Zounimm vun der Déckt vun der epitaktischer Schicht, ass d'Fro, wéi een d'Uniformitéit vum Widderstand kontrolléiere kann an d'Defektdicht reduzéiere kann, wärend d'Déckt geséchert gëtt, eng aner grouss Erausfuerderung ginn. 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 un de Feedbacksignal unzepassen, fir sech un verschidde Verännerungen an der ... unzepassen.Siliziumkarbid epitaktesch WuesstemProzess.

Ⅱ. Déi Haaptschwieregkeeten bei der Fabrikatioun vu Siliziumcarbid-Substrater:

1. D'Wuesstumstemperatur ass iwwer 2000 ℃, wat duebel sou héich ass wéi déi vu Silizium.

2. D'Déckt vun der Kristallstaaf ass wärend der Kristallwuesstumsperiod kleng, an eng 2 cm Siliziumcarbid-Kristallstaaf wiisst a 7 Deeg.

3. D'Ufuerderunge fir den Kristalltyp si héich, an et gëtt nëmmen e puer Eenkristall-Siliciumcarbid mat Kristallstrukturen.

4. De Schnëttverschleiss ass héich, a Siliziumcarbid huet eng extrem héich Häert.

Zesummegefaasst bestëmmen déi deier Zäitkäschten an déi komplex Veraarbechtungstechnologie déi héich Käschte vu Siliziumcarbid-Substrater, wat d'Uwendung vu Siliziumcarbid limitéiert.

III. Klassifikatioun vun Kristallwuesstumsuewen

Jee no verschiddenen Heizmethoden kënnen Kristallwuesstumsuewen an Induktiounstyp an Resistenztyp opgedeelt ginn. Am Moment sinn déi meescht Ausrüstungen um Maart Induktiounstyp, déi d'Virdeeler vun niddrege Käschten, einfacher Struktur, einfacher Ënnerhalt an héijer thermescher Effizienz hunn. Wéinst dem elektromagneteschen Induktiounseffekt sinn awer d'Axialtemperatur an d'Radialtemperatur vun der Induktiounsheizung gekoppelt, an et ass onméiglech, souwuel d'Kristallwuesstumsgeschwindegkeet wéi och d'Kristallwuesstumsqualitéit ze berücksichtegen.

D'Wuesstumsplattform vum Widderstandsthermfeld kann déi axial Temperatur respektiv d'Radialtemperatur präzis kontrolléieren, wat dem Wuesstum vu grousse Kristaller förderlech ass an d'Kristallwuesstumsquote verbessert. Et ass eng vun de Léisunge fir dat zukünftegt héichwäertegt 8-Zoll Siliziumcarbidkristallwuesstum.

Vergläich tëscht Induktiounsmethod a Resistenzmethod: