Relau pertumbuhan kristal merupakan peralatan teras untuksilikon karbidaPertumbuhan kristal. Ia serupa dengan relau pertumbuhan kristal gred silikon kristal tradisional. Struktur relau tidak begitu rumit. Ia terutamanya terdiri daripada badan relau, sistem pemanasan, mekanisme penghantaran gegelung, sistem pemerolehan dan pengukuran vakum, sistem laluan gas, sistem penyejukan, sistem kawalan, dan sebagainya. Medan haba dan keadaan proses menentukan penunjuk utamakristal silikon karbidaseperti kualiti, saiz, kekonduksian dan sebagainya.
Di satu pihak, suhu semasa pertumbuhankristal silikon karbidasangat tinggi dan tidak boleh dipantau. Oleh itu, kesukaran utama terletak pada proses itu sendiri. Kesukaran utama adalah seperti berikut:
(1) Kesukaran dalam kawalan medan terma:
Pemantauan rongga suhu tinggi yang tertutup adalah sukar dan tidak terkawal. Berbeza dengan peralatan pertumbuhan kristal tarik terus larutan berasaskan silikon tradisional dengan tahap automasi yang tinggi dan proses pertumbuhan kristal yang boleh diperhatikan dan dikawal, kristal silikon karbida tumbuh di ruang tertutup dalam persekitaran suhu tinggi melebihi 2,000℃, dan suhu pertumbuhan perlu dikawal dengan tepat semasa pengeluaran, yang menjadikan kawalan suhu sukar;
(2) Kesukaran dalam kawalan bentuk kristal:
Mikropaip, rangkuman polimorfik, kehelan dan kecacatan lain mudah berlaku semasa proses pertumbuhan, dan ia saling mempengaruhi dan berkembang. Mikropaip (MP) ialah kecacatan jenis terus dengan saiz beberapa mikron hingga puluhan mikron, yang merupakan kecacatan utama peranti. Hablur tunggal silikon karbida merangkumi lebih daripada 200 bentuk kristal yang berbeza, tetapi hanya beberapa struktur kristal (jenis 4H) yang merupakan bahan semikonduktor yang diperlukan untuk pengeluaran. Transformasi bentuk kristal mudah berlaku semasa proses pertumbuhan, mengakibatkan kecacatan rangkuman polimorfik. Oleh itu, adalah perlu untuk mengawal parameter seperti nisbah silikon-karbon, kecerunan suhu pertumbuhan, kadar pertumbuhan kristal dan tekanan aliran udara dengan tepat. Di samping itu, terdapat kecerunan suhu dalam medan haba pertumbuhan kristal tunggal silikon karbida, yang membawa kepada tekanan dalaman asli dan kehelan yang terhasil (kehelan satah basal BPD, kehelan skru TSD, kehelan tepi TED) semasa proses pertumbuhan kristal, sekali gus menjejaskan kualiti dan prestasi epitaksi dan peranti berikutnya.
(3) Kawalan doping yang sukar:
Pengenalan bendasing luaran mesti dikawal ketat untuk mendapatkan kristal konduktif dengan doping berarah;
(4) Kadar pertumbuhan yang perlahan:
Kadar pertumbuhan silikon karbida adalah sangat perlahan. Bahan silikon tradisional hanya memerlukan 3 hari untuk tumbuh menjadi rod kristal, manakala rod kristal silikon karbida memerlukan 7 hari. Ini membawa kepada kecekapan pengeluaran silikon karbida yang secara semula jadi lebih rendah dan output yang sangat terhad.
Sebaliknya, parameter pertumbuhan epitaksi silikon karbida sangat mencabar, termasuk kedap udara peralatan, kestabilan tekanan gas dalam ruang tindak balas, kawalan masa pengenalan gas yang tepat, ketepatan nisbah gas, dan pengurusan suhu pemendapan yang ketat. Khususnya, dengan peningkatan tahap rintangan voltan peranti, kesukaran mengawal parameter teras wafer epitaksi telah meningkat dengan ketara. Di samping itu, dengan peningkatan ketebalan lapisan epitaksi, cara mengawal keseragaman kerintangan dan mengurangkan ketumpatan kecacatan sambil memastikan ketebalan telah menjadi satu lagi cabaran utama. Dalam sistem kawalan elektrik, adalah perlu untuk mengintegrasikan sensor dan penggerak berketepatan tinggi untuk memastikan pelbagai parameter dapat dikawal dengan tepat dan stabil. Pada masa yang sama, pengoptimuman algoritma kawalan juga penting. Ia perlu dapat melaraskan strategi kawalan dalam masa nyata mengikut isyarat maklum balas untuk menyesuaikan diri dengan pelbagai perubahan dalam proses pertumbuhan epitaksi silikon karbida.
Kesukaran utama dalamsubstrat silikon karbidapembuatan:
Masa siaran: 07-Jun-2024