X'inhu forn tat-tkabbir tal-kristall tas-silikon karbur (SiC)?

SiCGħandu l-karatteristiċi ta' bandgap kbir, konduttività termali għolja, saħħa tal-kamp kritiku għoli ta' tkissir, u rata għolja ta' drift ta' saturazzjoni tal-elettroni. Jista' jissodisfa r-rekwiżiti tal-applikazzjoni taħt kundizzjonijiet ta' temperatura għolja, pressjoni għolja, frekwenza għolja, u qawwa għolja. Jista' jintuża ħafna f'vetturi tal-enerġija ġodda, fotovoltajċi, kontroll industrijali, komunikazzjonijiet ta' frekwenza tar-radju u oqsma oħra. Bl-iżvilupp mgħaġġel ta' industriji relatati, is-suq tas-semikondutturi tat-tielet ġenerazzjoni rappreżentat mill-karbur tas-silikon fetaħ opportunitajiet ġodda.

It-tkabbir tal-kristalli huwa l-qalba tal-produzzjoni tas-sottostrat tal-karbur tas-silikon, u t-tagħmir ewlieni huwa l-forn tat-tkabbir tal-kristalli. Simili għall-fran tradizzjonali tat-tkabbir tal-kristalli tal-grad tas-silikon kristallin, l-istruttura tal-forn mhijiex ikkumplikata ħafna. Hija magħmula prinċipalment mill-korp tal-forn, sistema ta' tisħin, mekkaniżmu ta' trasmissjoni tal-kolja, sistema ta' akkwist u kejl tal-vakwu, sistema ta' mogħdija tal-gass, sistema ta' tkessiħ, sistema ta' kontroll, eċċ. Il-kamp termali u l-kundizzjonijiet tal-proċess jiddeterminaw l-indikaturi ewlenin tal-kwalità, id-daqs, il-konduttività u indikaturi ewlenin oħra tal-kristall tal-karbur tas-silikon.

Ⅰ. Diffikultajiet fit-teknoloġija tat-tkabbir tal-kristalli tal-karbur tas-silikon

It-temperatura tat-tkabbir tal-kristall tal-karbur tas-silikon hija għolja ħafna u ma tistax tiġi mmonitorjata, għalhekk id-diffikultà ewlenija tinsab fil-proċess innifsu:

(1)Diffikultà fil-kontroll tal-kamp termaliIl-monitoraġġ tal-kavità magħluqa b'temperatura għolja huwa diffiċli u inkontrollabbli. B'differenza mit-tagħmir tradizzjonali tat-tkabbir tal-kristalli miġbuda b'soluzzjoni bbażata fuq is-silikon, li għandu grad għoli ta' awtomazzjoni u l-proċess tat-tkabbir tal-kristalli jista' jiġi osservat, ikkontrollat ​​u aġġustat, il-kristalli tal-karbur tas-silikon jikbru fi spazju magħluq f'ambjent ta' temperatura għolja 'l fuq minn 2,000°C, u t-temperatura tat-tkabbir teħtieġ li tkun ikkontrollata b'mod preċiż waqt il-produzzjoni, li jagħmel il-kontroll tat-temperatura diffiċli;

(2)Diffikultà fil-kontroll tal-forma tal-kristallMikropajpijiet, inklużjonijiet polimorfiċi, dislokazzjonijiet u difetti oħra huma suxxettibbli li jseħħu matul il-proċess tat-tkabbir, u jaffettwaw u jevolvu lil xulxin. Il-mikropajpijiet (MP) huma difetti tat-tip through b'daqs ta' diversi mikroni sa għexieren ta' mikroni, li huma difetti qattiela tal-apparati. Kristalli singoli tal-karbur tas-silikon jinkludu aktar minn 200 forma kristallina differenti, iżda ftit strutturi kristallini biss (Tip 4H) huma l-materjali semikondutturi meħtieġa għall-produzzjoni. It-trasformazzjoni tal-forma tal-kristall hija suxxettibbli li sseħħ matul il-proċess tat-tkabbir, li tirriżulta f'difetti ta' inklużjoni polimorfika. Għalhekk, huwa meħtieġ li jiġu kkontrollati b'mod preċiż parametri bħall-proporzjon silikon-karbonju, il-gradjent tat-temperatura tat-tkabbir, ir-rata tat-tkabbir tal-kristall, u l-pressjoni tal-fluss tal-gass.

Barra minn hekk, hemm gradjent tat-temperatura fil-kamp termali tat-tkabbir ta' kristall wieħed tal-karbur tas-silikon, li jwassal għal stress intern nattiv u d-dislokazzjonijiet li jirriżultaw (dislokazzjoni tal-pjan bażali BPD, dislokazzjoni tal-kamin TSD, dislokazzjoni tat-tarf TED) matul il-proċess tat-tkabbir tal-kristall, u b'hekk jaffettwa l-kwalità u l-prestazzjoni tal-epitassija u l-apparati sussegwenti.

(3)Kontroll tad-doping diffiċliL-introduzzjoni ta' impuritajiet esterni trid tkun ikkontrollata b'mod strett biex jinkiseb kristall konduttiv b'doping direzzjonali;

(4)Rata ta' tkabbir bil-modIr-rata tat-tkabbir tal-karbur tas-silikon hija bil-mod ħafna. Tradizzjonalimaterjali tas-silikonJeħtieġu biss 3 ijiem biex jikbru f'virga tal-kristall, filwaqt li l-vireg tal-kristall tas-silikon karbur jeħtieġu 7 ijiem. Dan iwassal għal effiċjenza tal-produzzjoni naturalment aktar baxxa tas-silikon karbur u produzzjoni limitata ħafna.

Min-naħa l-oħra, il-parametri tat-tkabbir epitassjali tal-karbur tas-silikon huma estremament impenjattivi, inkluż l-ermetiċità tat-tagħmir, l-istabbiltà tal-pressjoni tal-gass fil-kamra tar-reazzjoni, il-kontroll preċiż tal-ħin tal-introduzzjoni tal-gass, l-eżattezza tal-proporzjon tal-gass, u l-ġestjoni stretta tat-temperatura tad-depożizzjoni. B'mod partikolari, bit-titjib tal-livell tal-vultaġġ li jiflaħ l-apparat, id-diffikultà tal-kontroll tal-parametri ewlenin tal-wejfer epitassjali żdiedet b'mod sinifikanti.

Barra minn hekk, biż-żieda fil-ħxuna tas-saff epitassjali, kif tiġi kkontrollata l-uniformità tar-reżistività u titnaqqas id-densità tad-difetti filwaqt li tiġi żgurata l-ħxuna saret sfida ewlenija oħra. Fis-sistema ta' kontroll elettrifikata, huwa meħtieġ li jiġu integrati sensuri u attwaturi ta' preċiżjoni għolja biex jiġi żgurat li diversi parametri jkunu jistgħu jiġu regolati b'mod preċiż u stabbli. Fl-istess ħin, l-ottimizzazzjoni tal-algoritmu ta' kontroll hija wkoll kruċjali. Jeħtieġ li jkun jista' jaġġusta l-istrateġija ta' kontroll f'ħin reali skont is-sinjal ta' feedback biex jadatta għal diversi bidliet fil-tkabbir epitassjali tal-karbur tas-silikonproċess.

Ⅱ. Id-diffikultajiet ewlenin fil-manifattura ta' sottostrati tal-karbur tas-silikon:

1. It-temperatura tat-tkabbir hija 'l fuq minn 2000 ℃, li hija darbtejn ogħla minn dik tas-silikon.

2. Il-ħxuna tal-virga tal-kristall hija żgħira matul il-perjodu tat-tkabbir tal-kristall, u virga tal-kristall tas-silikon karbur ta' 2 ċm tikber f'7 ijiem.

3. Ir-rekwiżiti tat-tip ta' kristall huma għoljin, u hemm biss ftit karbur tas-silikon ta' kristall wieħed bi strutturi kristallini.

4. L-użu tat-tqattigħ huwa għoli, u l-karbur tas-silikon għandu ebusija estremament għolja.

Fil-qosor, l-ispiża għolja tal-ħin u t-teknoloġija kumplessa tal-ipproċessar jiddeterminaw l-ispiża għolja tas-sottostrati tal-karbur tas-silikon, li tillimita l-applikazzjoni tal-karbur tas-silikon.

III. Klassifikazzjoni tal-fran tat-tkabbir tal-kristalli

Skont metodi differenti ta' tisħin, il-fran tat-tkabbir tal-kristalli jistgħu jinqasmu f'tip ta' induzzjoni u tip ta' reżistenza. Fil-preżent, il-biċċa l-kbira tat-tagħmir fis-suq huwa tat-tip ta' induzzjoni, li għandu l-vantaġġi ta' spiża baxxa, struttura sempliċi, manutenzjoni konvenjenti u effiċjenza termali għolja. Madankollu, minħabba l-effett tal-induzzjoni elettromanjetika, it-temperatura assjali u t-temperatura radjali tat-tisħin bl-induzzjoni huma akkoppjati, u huwa impossibbli li jitqiesu kemm il-veloċità tat-tkabbir tal-kristall kif ukoll il-kwalità tat-tkabbir tal-kristall.

Il-pjattaforma tat-tkabbir tal-kamp termali tar-reżistenza tista' tikkontrolla b'mod preċiż it-temperatura assjali u t-temperatura radjali rispettivament, li hija favorevoli għat-tkabbir ta' kristalli ta' daqs kbir u ttejjeb ir-rata tat-tkabbir tal-kristalli. Hija waħda mis-soluzzjonijiet għat-tkabbir futur tal-kristalli tal-karbur tas-silikon ta' kwalità għolja ta' 8 pulzieri.

Paragun bejn il-metodu ta' induzzjoni u l-metodu ta' reżistenza: