Kristalų auginimo krosnis yra pagrindinė įrangasilicio karbidaskristalų augimas. Ji panaši į tradicinę kristalinio silicio kristalų auginimo krosnį. Krosnies konstrukcija nėra labai sudėtinga. Ją daugiausia sudaro krosnies korpusas, šildymo sistema, ritės perdavimo mechanizmas, vakuumo surinkimo ir matavimo sistema, dujų kanalų sistema, aušinimo sistema, valdymo sistema ir kt. Terminis laukas ir proceso sąlygos lemia pagrindinius rodiklius.silicio karbido kristalaspavyzdžiui, kokybė, dydis, laidumas ir panašiai.
Viena vertus, temperatūra augimo metusilicio karbido kristalasyra labai didelis ir jo negalima stebėti. Todėl pagrindinis sunkumas slypi pačiame procese. Pagrindiniai sunkumai yra šie:
(1) Sunkumai kontroliuojant terminį lauką:
Uždaros aukštos temperatūros ertmės stebėjimas yra sudėtingas ir nekontroliuojamas. Skirtingai nuo tradicinės silicio pagrindu sukurtos tiesioginio traukimo kristalų auginimo įrangos, pasižyminčios aukštu automatizavimo laipsniu ir stebimu bei valdomu kristalų augimo procesu, silicio karbido kristalai auga uždaroje erdvėje, aukštoje temperatūroje, aukštesnėje nei 2000 ℃, o gamybos metu augimo temperatūrą reikia tiksliai kontroliuoti, todėl temperatūros kontrolė yra sudėtinga;
(2) Kristalų formos kontrolės sunkumai:
Augimo proceso metu dažnai atsiranda mikrovamzdelių, polimorfinių intarpų, dislokacijų ir kitų defektų, kurie vienas kitą veikia ir vysto. Mikrovamzdeliai (MP) yra kiauriniai defektai, kurių dydis svyruoja nuo kelių mikronų iki dešimčių mikronų ir kurie yra esminiai įrenginių defektai. Silicio karbido monokristalai apima daugiau nei 200 skirtingų kristalų formų, tačiau tik kelios kristalinės struktūros (4H tipo) yra puslaidininkinės medžiagos, reikalingos gamybai. Augimo proceso metu lengvai įvyksta kristalų formos transformacija, dėl kurios atsiranda polimorfinių intarpų defektų. Todėl būtina tiksliai kontroliuoti tokius parametrus kaip silicio ir anglies santykis, augimo temperatūros gradientas, kristalų augimo greitis ir oro srauto slėgis. Be to, silicio karbido monokristalų augimo terminiame lauke yra temperatūros gradientas, kuris kristalų augimo proceso metu sukelia natūralų vidinį įtempį ir dėl to atsirandančias dislokacijas (bazinės plokštumos dislokacija BPD, sraigto dislokacija TSD, krašto dislokacija TED), taip paveikdamas vėlesnės epitaksijos ir įrenginių kokybę ir veikimą.
(3) Sudėtinga dopingo kontrolė:
Išorinių priemaišų patekimas turi būti griežtai kontroliuojamas, kad būtų gautas laidus kristalas su kryptiniu legiravimu;
(4) Lėtas augimo tempas:
Silicio karbido augimo greitis yra labai lėtas. Tradicinėms silicio medžiagoms kristaliniam strypui išaugti reikia tik 3 dienų, o silicio karbido kristaliniams strypams – 7 dienų. Dėl to natūraliai sumažėja silicio karbido gamybos efektyvumas ir gaunama labai ribota produkcija.
Kita vertus, silicio karbido epitaksinio augimo parametrai yra itin reiklūs, įskaitant įrangos sandarumą, dujų slėgio stabilumą reakcijos kameroje, tikslų dujų įvedimo laiko valdymą, dujų santykio tikslumą ir griežtą nusodinimo temperatūros valdymą. Visų pirma, pagerėjus įrenginio įtampos varžos lygiui, labai išaugo epitaksinės plokštelės šerdies parametrų valdymo sudėtingumas. Be to, didėjant epitaksinio sluoksnio storiui, dar vienas svarbus iššūkis tapo tai, kaip kontroliuoti varžos vienodumą ir sumažinti defektų tankį, kartu užtikrinant storį. Elektrifikuotoje valdymo sistemoje būtina integruoti didelio tikslumo jutiklius ir pavaras, kad būtų užtikrintas tikslus ir stabilus įvairių parametrų reguliavimas. Tuo pačiu metu labai svarbu optimizuoti valdymo algoritmą. Jis turi turėti galimybę realiuoju laiku koreguoti valdymo strategiją pagal grįžtamojo ryšio signalą, kad prisitaikytų prie įvairių silicio karbido epitaksinio augimo proceso pokyčių.
Pagrindiniai sunkumaisilicio karbido substratasgamyba:
Įrašo laikas: 2024 m. birželio 7 d.