De kristalgroeioven is de kernuitrusting voorsiliciumcarbideKristalgroei. Het is vergelijkbaar met de traditionele kristalgroeioven voor kristallijn silicium. De structuur van de oven is niet erg ingewikkeld. Deze bestaat voornamelijk uit een ovenbehuizing, verwarmingssysteem, spoeltransmissiemechanisme, vacuümacquisitie- en meetsysteem, gaspadsysteem, koelsysteem, controlesysteem, enz. Het thermische veld en de procesomstandigheden bepalen de belangrijkste indicatoren vansiliciumcarbide kristalzoals kwaliteit, grootte, geleidbaarheid enzovoort.
Enerzijds is de temperatuur tijdens de groei vansiliciumcarbide kristalis zeer hoog en kan niet worden gecontroleerd. De grootste moeilijkheid ligt daarom in het proces zelf. De belangrijkste problemen zijn als volgt:
(1) Moeilijkheden bij thermische veldcontrole:
Het monitoren van de gesloten hogetemperatuurholte is moeilijk en oncontroleerbaar. In tegenstelling tot traditionele siliciumgebaseerde direct-pull kristalgroeiapparatuur met een hoge mate van automatisering en een waarneembaar en controleerbaar kristalgroeiproces, groeien siliciumcarbidekristallen in een gesloten ruimte in een omgeving met hoge temperaturen boven 2000 °C. De groeitemperatuur moet tijdens de productie nauwkeurig worden gecontroleerd, wat temperatuurbeheersing bemoeilijkt.
(2) Moeilijkheden bij de controle van de kristalvorm:
Micropipes, polymorfe insluitsels, dislocaties en andere defecten kunnen optreden tijdens het groeiproces en beïnvloeden en ontwikkelen elkaar. Micropipes (MP) zijn doorgaande defecten met een grootte van enkele micrometers tot tientallen micrometers, die dodelijke defecten zijn voor apparaten. Siliciumcarbide-monokristallen omvatten meer dan 200 verschillende kristalvormen, maar slechts enkele kristalstructuren (type 4H) zijn de halfgeleidermaterialen die nodig zijn voor de productie. Kristalvormtransformatie treedt gemakkelijk op tijdens het groeiproces, wat resulteert in polymorfe insluitsels. Daarom is het noodzakelijk om parameters zoals de silicium-koolstofverhouding, de groeitemperatuurgradiënt, de kristalgroeisnelheid en de luchtstroomdruk nauwkeurig te regelen. Bovendien is er een temperatuurgradiënt in het thermische veld van de groei van siliciumcarbide-monokristallen, wat leidt tot interne spanning en de resulterende dislocaties (basale vlakdislocatie BPD, schroefdislocatie TSD, randdislocatie TED) tijdens het kristalgroeiproces, wat de kwaliteit en prestaties van de daaropvolgende epitaxie en apparaten beïnvloedt.
(3) Moeilijke dopingcontrole:
De introductie van externe onzuiverheden moet strikt gecontroleerd worden om een geleidend kristal met gerichte doping te verkrijgen;
(4) Langzame groeisnelheid:
De groeisnelheid van siliciumcarbide is erg laag. Traditionele siliciummaterialen hebben slechts 3 dagen nodig om uit te groeien tot een kristalstaaf, terwijl siliciumcarbidekristalstaven 7 dagen nodig hebben. Dit leidt tot een natuurlijk lagere productie-efficiëntie van siliciumcarbide en een zeer beperkte output.
Aan de andere kant zijn de parameters van epitaxiale groei van siliciumcarbide extreem veeleisend, waaronder de luchtdichtheid van de apparatuur, de stabiliteit van de gasdruk in de reactiekamer, de nauwkeurige regeling van de gasintroductietijd, de nauwkeurigheid van de gasverhouding en het strikte beheer van de depositietemperatuur. Met name met de verbetering van het spanningsweerstandsniveau van het apparaat is de moeilijkheid om de kernparameters van de epitaxiale wafer te regelen aanzienlijk toegenomen. Bovendien is met de toename van de dikte van de epitaxiale laag de vraag hoe de uniformiteit van de weerstand kan worden geregeld en de defectdichtheid kan worden verlaagd, terwijl de dikte wordt gewaarborgd, een andere grote uitdaging geworden. In het geëlektrificeerde besturingssysteem is het noodzakelijk om zeer nauwkeurige sensoren en actuatoren te integreren om ervoor te zorgen dat verschillende parameters nauwkeurig en stabiel kunnen worden geregeld. Tegelijkertijd is de optimalisatie van het regelalgoritme cruciaal. Het moet de regelstrategie in realtime kunnen aanpassen aan de hand van het feedbacksignaal om zich aan te passen aan verschillende veranderingen in het epitaxiale groeiproces van siliciumcarbide.
Belangrijkste moeilijkheden bijsiliciumcarbide substraatproductie:
Plaatsingstijd: 07-06-2024