Печь для выращивания кристаллов является основным оборудованием длякарбид кремниявыращивание кристаллов. Конструкция аналогична традиционной печи для выращивания кристаллов кремния. Печь не очень сложная. Она состоит в основном из корпуса печи, системы нагрева, механизма передачи катушек, системы сбора и измерения вакуума, системы газопровода, системы охлаждения, системы управления и т. д. Тепловое поле и условия процесса определяют ключевые показатели.кристалл карбида кремниянапример, качество, размер, проводимость и так далее.
С одной стороны, температура во время ростакристалл карбида кремнияУровень очень высок и не поддается контролю. Поэтому основная трудность заключается в самом процессе. Основные трудности заключаются в следующем:
(1) Трудности в управлении тепловым полем:
Мониторинг закрытой высокотемпературной полости затруднен и неконтролируем. В отличие от традиционного оборудования для выращивания кристаллов из раствора на основе кремния, обладающего высокой степенью автоматизации и возможностью наблюдения и контроля процесса выращивания, кристаллы карбида кремния выращиваются в закрытом пространстве при высокой температуре выше 2000℃, и температура роста должна точно контролироваться в процессе производства, что затрудняет регулирование температуры;
(2) Трудности в контроле кристаллической формы:
В процессе роста часто возникают микротрубочки, полиморфные включения, дислокации и другие дефекты, которые влияют друг на друга и способствуют их эволюции. Микротрубочки (МП) — это сквозные дефекты размером от нескольких до десятков микрон, которые являются критическими дефектами для устройств. Монокристаллы карбида кремния включают более 200 различных кристаллических форм, но лишь немногие кристаллические структуры (типа 4H) являются полупроводниковыми материалами, необходимыми для производства. В процессе роста легко происходит трансформация кристаллической формы, что приводит к образованию полиморфных включений. Поэтому необходимо точно контролировать такие параметры, как соотношение кремния и углерода, градиент температуры роста, скорость роста кристалла и давление воздушного потока. Кроме того, в тепловом поле роста монокристалла карбида кремния существует температурный градиент, который приводит к возникновению собственных внутренних напряжений и, как следствие, дислокаций (базисно-плоскостные дислокации, винтовые дислокации, краевые дислокации) в процессе роста кристалла, что влияет на качество и характеристики последующей эпитаксии и устройств.
(3) Сложный допинг-контроль:
Введение внешних примесей должно строго контролироваться для получения проводящего кристалла с направленным легированием;
(4) Медленный темп роста:
Скорость роста карбида кремния очень низкая. Традиционным кремниевым материалам для образования кристаллического стержня требуется всего 3 дня, тогда как для кристаллических стержней карбида кремния — 7 дней. Это приводит к естественной более низкой эффективности производства карбида кремния и очень ограниченному объему выпуска.
С другой стороны, параметры эпитаксиального роста карбида кремния предъявляют чрезвычайно высокие требования, включая герметичность оборудования, стабильность давления газа в реакционной камере, точный контроль времени подачи газа, точность соотношения газов и строгое управление температурой осаждения. В частности, с повышением уровня сопротивления напряжения устройства значительно возросла сложность контроля основных параметров эпитаксиальной пластины. Кроме того, с увеличением толщины эпитаксиального слоя еще одной серьезной проблемой стало обеспечение равномерности удельного сопротивления и снижение плотности дефектов при сохранении заданной толщины. В системе управления с электропитанием необходимо интегрировать высокоточные датчики и исполнительные механизмы для обеспечения точного и стабильного регулирования различных параметров. В то же время оптимизация алгоритма управления также имеет решающее значение. Необходимо обеспечить возможность корректировки стратегии управления в реальном времени в соответствии с сигналом обратной связи для адаптации к различным изменениям в процессе эпитаксиального роста карбида кремния.
Основные трудности вподложка из карбида кремнияпроизводство:
Дата публикации: 07.06.2024