Печь для выращивания кристаллов является основным оборудованием длякарбид кремнияРост кристаллов. Он похож на традиционную печь для выращивания кристаллов из кристаллического кремния. Структура печи не очень сложна. Она в основном состоит из корпуса печи, системы нагрева, механизма передачи катушки, системы сбора и измерения вакуума, системы газового тракта, системы охлаждения, системы управления и т. д. Тепловое поле и условия процесса определяют ключевые показателикристалл карбида кремниякак качество, размер, проводимость и т. д.
С одной стороны, температура во время ростакристалл карбида кремнияочень высока и не поддается контролю. Поэтому основная сложность заключается в самом процессе. Основные сложности следующие:
(1) Сложность контроля теплового поля:
Мониторинг закрытой высокотемпературной полости сложен и неконтролируем. В отличие от традиционного оборудования для выращивания кристаллов с прямым вытягиванием из раствора на основе кремния с высокой степенью автоматизации и наблюдаемым и контролируемым процессом выращивания кристаллов, кристаллы карбида кремния растут в закрытом пространстве в высокотемпературной среде выше 2000 ℃, и температуру роста необходимо точно контролировать во время производства, что затрудняет контроль температуры;
(2) Трудность контроля кристаллической формы:
Микротрубки, полиморфные включения, дислокации и другие дефекты склонны возникать в процессе роста, и они влияют друг на друга и развивают друг друга. Микротрубки (МП) представляют собой дефекты сквозного типа размером от нескольких микрометров до десятков микрометров, которые являются убийственными дефектами устройств. Монокристаллы карбида кремния включают более 200 различных кристаллических форм, но только несколько кристаллических структур (тип 4H) являются полупроводниковыми материалами, необходимыми для производства. Трансформация кристаллической формы легко происходит в процессе роста, что приводит к дефектам полиморфных включений. Поэтому необходимо точно контролировать такие параметры, как соотношение кремния и углерода, градиент температуры роста, скорость роста кристалла и давление потока воздуха. Кроме того, в тепловом поле роста монокристалла карбида кремния существует температурный градиент, что приводит к собственному внутреннему напряжению и возникающим дислокациям (дислокация базисной плоскости BPD, винтовая дислокация TSD, краевая дислокация TED) в процессе роста кристалла, тем самым влияя на качество и производительность последующей эпитаксии и устройств.
(3) Сложный допинг-контроль:
Для получения проводящего кристалла с направленным легированием необходимо строго контролировать введение внешних примесей;
(4) Медленный темп роста:
Скорость роста карбида кремния очень медленная. Традиционным кремниевым материалам требуется всего 3 дня, чтобы вырасти в кристаллический стержень, в то время как кристаллическим стержням карбида кремния требуется 7 дней. Это приводит к естественно более низкой эффективности производства карбида кремния и очень ограниченному выходу.
С другой стороны, параметры эпитаксиального роста карбида кремния чрезвычайно требовательны, включая герметичность оборудования, стабильность давления газа в реакционной камере, точный контроль времени введения газа, точность газового соотношения и строгое управление температурой осаждения. В частности, с улучшением уровня сопротивления напряжения устройства значительно возросла сложность контроля основных параметров эпитаксиальной пластины. Кроме того, с увеличением толщины эпитаксиального слоя еще одной серьезной проблемой стало то, как контролировать однородность удельного сопротивления и уменьшать плотность дефектов, обеспечивая при этом толщину. В электрифицированной системе управления необходимо интегрировать высокоточные датчики и исполнительные механизмы, чтобы гарантировать, что различные параметры могут быть точно и стабильно отрегулированы. В то же время оптимизация алгоритма управления также имеет решающее значение. Необходимо иметь возможность корректировать стратегию управления в реальном времени в соответствии с сигналом обратной связи, чтобы адаптироваться к различным изменениям в процессе эпитаксиального роста карбида кремния.
Основные трудности вподложка из карбида кремнияпроизводство:
Время публикации: 07-июн-2024