Piec do wzrostu kryształów jest podstawowym wyposażeniemwęglik krzemuPiec do wzrostu kryształów. Jest podobny do tradycyjnego pieca do wzrostu kryształów z krzemu krystalicznego. Konstrukcja pieca nie jest bardzo skomplikowana. Składa się głównie z korpusu pieca, układu grzewczego, mechanizmu przenoszącego cewki, systemu akwizycji i pomiaru próżni, układu ścieżki gazowej, układu chłodzenia, układu sterowania itp. Pole termiczne i warunki procesu determinują kluczowe wskaźniki.kryształ węglika krzemutakie jak jakość, rozmiar, przewodność itp.
Z jednej strony temperatura podczas wzrostukryształ węglika krzemuJest bardzo wysoki i nie można go monitorować. Dlatego główna trudność tkwi w samym procesie. Główne trudności są następujące:
(1) Trudności w kontrolowaniu pola termicznego:
Monitorowanie zamkniętej, wysokotemperaturowej komory jest trudne i niekontrolowane. W przeciwieństwie do tradycyjnych, opartych na krzemie urządzeń do bezpośredniego wzrostu kryształów, charakteryzujących się wysokim stopniem automatyzacji oraz możliwością obserwacji i kontroli procesu wzrostu, kryształy węglika krzemu rosną w zamkniętej przestrzeni w środowisku o wysokiej temperaturze powyżej 2000°C, a temperatura wzrostu wymaga precyzyjnej kontroli podczas produkcji, co utrudnia kontrolę temperatury.
(2) Trudności w kontrolowaniu formy krystalicznej:
Mikrorurki, wtrącenia polimorficzne, dyslokacje i inne defekty są podatne na występowanie podczas procesu wzrostu, wpływając na siebie nawzajem i ewoluując. Mikrorurki (MP) to defekty typu przelotowego o rozmiarach od kilku do kilkudziesięciu mikronów, które są zabójczymi defektami urządzeń. Monokryształy węglika krzemu występują w ponad 200 różnych formach krystalicznych, ale tylko kilka struktur krystalicznych (typu 4H) to materiały półprzewodnikowe wymagane do produkcji. Przemiana formy krystalicznej jest łatwa podczas procesu wzrostu, co prowadzi do powstawania defektów wtrąceń polimorficznych. Dlatego konieczna jest precyzyjna kontrola parametrów, takich jak stosunek krzemu do węgla, gradient temperatury wzrostu, szybkość wzrostu kryształu i ciśnienie przepływu powietrza. Ponadto w polu termicznym wzrostu monokryształu węglika krzemu występuje gradient temperatury, który prowadzi do natywnych naprężeń wewnętrznych i wynikających z nich dyslokacji (dyslokacja płaszczyzny bazowej BPD, dyslokacja śrubowa TSD, dyslokacja krawędziowa TED) podczas procesu wzrostu kryształu, wpływając tym samym na jakość i wydajność późniejszej epitaksji i urządzeń.
(3) Trudna kontrola antydopingowa:
Wprowadzanie zanieczyszczeń zewnętrznych musi być ściśle kontrolowane, aby uzyskać kryształ przewodzący z domieszkowaniem kierunkowym;
(4) Powolne tempo wzrostu:
Tempo wzrostu węglika krzemu jest bardzo powolne. Tradycyjne materiały krzemowe potrzebują zaledwie 3 dni, aby uformować pręt krystaliczny, podczas gdy pręty krystaliczne z węglika krzemu potrzebują 7 dni. Prowadzi to do naturalnie niższej wydajności produkcji węglika krzemu i bardzo ograniczonej wydajności.
Z drugiej strony, parametry epitaksjalnego wzrostu węglika krzemu są niezwykle wymagające, w tym szczelność urządzenia, stabilność ciśnienia gazu w komorze reakcyjnej, precyzyjna kontrola czasu wprowadzania gazu, dokładność stosunku gazu oraz ścisłe zarządzanie temperaturą osadzania. W szczególności, wraz z poprawą poziomu rezystancji napięciowej urządzenia, trudność kontrolowania parametrów rdzenia płytki epitaksjalnej znacznie wzrosła. Ponadto, wraz ze wzrostem grubości warstwy epitaksjalnej, kolejnym poważnym wyzwaniem stało się kontrolowanie jednorodności rezystywności i redukcja gęstości defektów przy jednoczesnym zachowaniu odpowiedniej grubości. W zelektryfikowanym systemie sterowania konieczna jest integracja precyzyjnych czujników i siłowników, aby zapewnić precyzyjną i stabilną regulację różnych parametrów. Jednocześnie kluczowa jest optymalizacja algorytmu sterowania. Musi on być w stanie dostosowywać strategię sterowania w czasie rzeczywistym, zgodnie z sygnałem sprzężenia zwrotnego, aby dostosować się do różnych zmian w procesie epitaksjalnego wzrostu węglika krzemu.
Główne trudności wpodłoże z węglika krzemuprodukcja:
Czas publikacji: 07-06-2024