Kristālu augšanas krāsns ir galvenais aprīkojumssilīcija karbīdskristālu audzēšana. Tā ir līdzīga tradicionālajai kristāliskā silīcija kristālu audzēšanas krāsnij. Krāsns struktūra nav īpaši sarežģīta. Tā galvenokārt sastāv no krāsns korpusa, sildīšanas sistēmas, spoles pārvades mehānisma, vakuuma iegūšanas un mērīšanas sistēmas, gāzes ceļa sistēmas, dzesēšanas sistēmas, vadības sistēmas utt. Termiskais lauks un procesa apstākļi nosaka galvenos rādītājus.silīcija karbīda kristālspiemēram, kvalitāte, izmērs, vadītspēja un tā tālāk.
No vienas puses, temperatūra augšanas laikāsilīcija karbīda kristālsir ļoti augsts un to nevar uzraudzīt. Tāpēc galvenā grūtība slēpjas pašā procesā. Galvenās grūtības ir šādas:
(1) Grūtības kontrolēt termisko lauku:
Slēgtas augstas temperatūras dobuma uzraudzība ir sarežģīta un nekontrolējama. Atšķirībā no tradicionālajām uz silīcija bāzes veidotajām tiešās vilkšanas kristālu audzēšanas iekārtām ar augstu automatizācijas pakāpi un novērojamu un kontrolējamu kristālu augšanas procesu, silīcija karbīda kristāli aug slēgtā telpā augstas temperatūras vidē virs 2000 ℃, un ražošanas laikā ir precīzi jākontrolē augšanas temperatūra, kas apgrūtina temperatūras kontroli;
(2) Grūtības kontrolēt kristāla formu:
Augšanas procesā bieži rodas mikrocaurules, polimorfi ieslēgumi, dislokācijas un citi defekti, un tie ietekmē un attīsta viens otru. Mikrocaurules (MP) ir caurspīdīgi defekti ar izmēru no vairākiem mikroniem līdz desmitiem mikronu, kas ir ierīču nāvējdefekti. Silīcija karbīda monokristāli ietver vairāk nekā 200 dažādas kristāla formas, bet tikai dažas kristāla struktūras (4H tips) ir pusvadītāju materiāli, kas nepieciešami ražošanai. Augšanas procesā viegli notiek kristāla formas transformācija, kā rezultātā rodas polimorfi ieslēguma defekti. Tāpēc ir nepieciešams precīzi kontrolēt tādus parametrus kā silīcija-oglekļa attiecība, augšanas temperatūras gradients, kristāla augšanas ātrums un gaisa plūsmas spiediens. Turklāt silīcija karbīda monokristāla augšanas termiskajā laukā pastāv temperatūras gradients, kas kristāla augšanas procesā rada dabisko iekšējo spriegumu un tā rezultātā dislokācijas (pamatplaknes dislokācija BPD, skrūves dislokācija TSD, malas dislokācija TED), tādējādi ietekmējot turpmākās epitaksijas un ierīču kvalitāti un veiktspēju.
(3) Sarežģīta dopinga kontrole:
Lai iegūtu vadošu kristālu ar virziena dopingu, ir stingri jākontrolē ārējo piemaisījumu ievadīšana;
(4) Lēns augšanas temps:
Silīcija karbīda augšanas ātrums ir ļoti lēns. Tradicionālajiem silīcija materiāliem nepieciešamas tikai 3 dienas, lai izaugtu par kristāla stieni, savukārt silīcija karbīda kristāla stieņiem nepieciešamas 7 dienas. Tas dabiski noved pie zemākas silīcija karbīda ražošanas efektivitātes un ļoti ierobežotas produkcijas.
No otras puses, silīcija karbīda epitaksiālās augšanas parametri ir ārkārtīgi prasīgi, tostarp iekārtas hermētiskums, gāzes spiediena stabilitāte reakcijas kamerā, precīza gāzes ievadīšanas laika kontrole, gāzes attiecības precizitāte un stingra nogulsnēšanas temperatūras kontrole. Jo īpaši, uzlabojoties ierīces sprieguma pretestības līmenim, ir ievērojami palielinājušās grūtības kontrolēt epitaksiālās plāksnes kodola parametrus. Turklāt, palielinoties epitaksiālā slāņa biezumam, vēl viens būtisks izaicinājums ir kļuvis par to, kā kontrolēt pretestības vienmērīgumu un samazināt defektu blīvumu, vienlaikus nodrošinot biezumu. Elektrificētajā vadības sistēmā ir jāintegrē augstas precizitātes sensori un izpildmehānismi, lai nodrošinātu, ka dažādus parametrus var precīzi un stabili regulēt. Vienlaikus izšķiroša nozīme ir arī vadības algoritma optimizācijai. Tam jāspēj reāllaikā pielāgot vadības stratēģiju atbilstoši atgriezeniskās saites signālam, lai pielāgotos dažādām izmaiņām silīcija karbīda epitaksiālās augšanas procesā.
Galvenās grūtībassilīcija karbīda substrātsražošana:
Publicēšanas laiks: 2024. gada 7. jūnijs