Piec do wzrostu kryształów jest podstawowym urządzeniem dowęglik krzemuwzrost kryształów. Jest podobny do tradycyjnego pieca do wzrostu kryształów z krzemu krystalicznego. Struktura pieca nie jest bardzo skomplikowana. Składa się głównie z korpusu pieca, układu grzewczego, mechanizmu transmisji cewki, układu akwizycji i pomiaru próżni, układu ścieżki gazowej, układu chłodzenia, układu sterowania itp. Pole cieplne i warunki procesu określają kluczowe wskaźnikikryształ węglika krzemutakie jak jakość, rozmiar, przewodność itd.
Z jednej strony temperatura podczas wzrostukryształ węglika krzemujest bardzo wysoki i nie można go monitorować. Dlatego główna trudność leży w samym procesie. Główne trudności są następujące:
(1) Trudności w kontrolowaniu pola termicznego:
Monitorowanie zamkniętej wnęki o wysokiej temperaturze jest trudne i niekontrolowane. W odróżnieniu od tradycyjnego rozwiązania opartego na krzemie, bezpośredniego urządzenia do wzrostu kryształów z wysokim stopniem automatyzacji i obserwowalnym i kontrolowanym procesem wzrostu kryształów, kryształy węglika krzemu rosną w zamkniętej przestrzeni w środowisku o wysokiej temperaturze powyżej 2000℃, a temperatura wzrostu musi być precyzyjnie kontrolowana w trakcie produkcji, co utrudnia kontrolę temperatury;
(2) Trudności w kontrolowaniu formy krystalicznej:
Mikrorury, inkluzje polimorficzne, dyslokacje i inne defekty są podatne na występowanie podczas procesu wzrostu i wpływają na siebie nawzajem i ewoluują. Mikrorury (MP) to defekty typu przelotowego o rozmiarze od kilku mikronów do dziesiątek mikronów, które są zabójczymi defektami urządzeń. Pojedyncze kryształy węglika krzemu obejmują ponad 200 różnych form krystalicznych, ale tylko kilka struktur krystalicznych (typu 4H) to materiały półprzewodnikowe wymagane do produkcji. Transformacja formy krystalicznej jest łatwa do wystąpienia podczas procesu wzrostu, co skutkuje defektami inkluzji polimorficznych. Dlatego konieczne jest dokładne kontrolowanie parametrów, takich jak stosunek krzemu do węgla, gradient temperatury wzrostu, szybkość wzrostu kryształu i ciśnienie przepływu powietrza. Ponadto w polu cieplnym wzrostu pojedynczego kryształu węglika krzemu występuje gradient temperatury, który prowadzi do natywnego naprężenia wewnętrznego i wynikających z niego 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 tylko 3 dni, aby urosnąć w pręt krystaliczny, podczas gdy pręty krystaliczne 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 i ścisłe zarządzanie temperaturą osadzania. W szczególności, wraz z poprawą poziomu rezystancji napięcia urządzenia, trudność kontrolowania parametrów rdzenia płytki epitaksjalnej znacznie wzrosła. Ponadto, wraz ze wzrostem grubości warstwy epitaksjalnej, sposób kontrolowania jednorodności rezystywności i zmniejszania gęstości defektów przy jednoczesnym zapewnieniu grubości stał się kolejnym poważnym wyzwaniem. W zelektryfikowanym systemie sterowania konieczne jest zintegrowanie czujników i siłowników o wysokiej precyzji, aby zapewnić dokładną i stabilną regulację różnych parametrów. Jednocześnie optymalizacja algorytmu sterowania jest również kluczowa. Musi on być w stanie dostosować 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