Peč za rast kristalov je osrednja oprema zasilicijev karbidrast kristalov. Podobna je tradicionalni peči za rast kristalov kristalnega silicija. Struktura peči ni zelo zapletena. Sestavljena je predvsem iz telesa peči, ogrevalnega sistema, mehanizma za prenos tuljave, sistema za zajemanje in merjenje vakuuma, sistema za plinske poti, hladilnega sistema, krmilnega sistema itd. Toplotno polje in procesni pogoji določajo ključne kazalnikekristal silicijevega karbidakot so kakovost, velikost, prevodnost in tako naprej.
Po eni strani je temperatura med rastjokristal silicijevega karbidaje zelo visoka in je ni mogoče spremljati. Zato je glavna težava v samem procesu. Glavne težave so naslednje:
(1) Težave pri nadzoru toplotnega polja:
Spremljanje zaprte visokotemperaturne votline je težavno in neobvladljivo. Za razliko od tradicionalne opreme za rast kristalov na osnovi silicija z direktno rastjo iz raztopin, ki ima visoko stopnjo avtomatizacije ter opazljiv in nadzorovan proces rasti kristalov, kristali silicijevega karbida rastejo v zaprtem prostoru v visokotemperaturnem okolju nad 2000 ℃, zato je treba temperaturo rasti med proizvodnjo natančno nadzorovati, kar otežuje nadzor temperature;
(2) Težave pri nadzoru kristalne oblike:
Med rastjo se pogosto pojavljajo mikrocevke, polimorfni vključki, dislokacije in druge napake, ki medsebojno vplivajo in se razvijajo. Mikrocevke (MP) so napake skoznjega tipa z velikostjo od nekaj mikronov do deset mikronov, ki so uničujoče napake naprav. Monokristali silicijevega karbida vključujejo več kot 200 različnih kristalnih oblik, vendar je le nekaj kristalnih struktur (tip 4H) polprevodniških materialov, potrebnih za proizvodnjo. Med rastjo se zlahka zgodi transformacija kristalne oblike, kar povzroči polimorfne napake vključkov. Zato je treba natančno nadzorovati parametre, kot so razmerje silicij-ogljik, temperaturni gradient rasti, hitrost rasti kristalov in tlak pretoka zraka. Poleg tega obstaja temperaturni gradient v toplotnem polju rasti monokristala silicijevega karbida, ki med rastjo kristalov vodi do izvorne notranje napetosti in posledičnih dislokacij (dislokacija bazalne ravnine BPD, vijačna dislokacija TSD, robna dislokacija TED), kar vpliva na kakovost in delovanje nadaljnje epitaksije in naprav.
(3) Težaven doping nadzor:
Vnos zunanjih nečistoč mora biti strogo nadzorovan, da se dobi prevodni kristal z usmerjenim dopiranjem;
(4) Počasna stopnja rasti:
Stopnja rasti silicijevega karbida je zelo počasna. Tradicionalni silicijevi materiali potrebujejo le 3 dni, da zrastejo v kristalno palico, medtem ko kristalne palice silicijevega karbida potrebujejo 7 dni. To vodi do naravno nižje proizvodne učinkovitosti silicijevega karbida in zelo omejene proizvodnje.
Po drugi strani pa so parametri epitaksialne rasti silicijevega karbida izjemno zahtevni, vključno z zrakotesnostjo opreme, stabilnostjo tlaka plina v reakcijski komori, natančnim nadzorom časa dovajanja plina, natančnostjo razmerja plinov in strogim nadzorom temperature nanašanja. Zlasti z izboljšanjem ravni napetostne upornosti naprave se je težavnost nadzora parametrov jedra epitaksialne rezine znatno povečala. Poleg tega je s povečanjem debeline epitaksialne plasti postal še en velik izziv nadzor enakomernosti upornosti in zmanjšanje gostote napak ob hkratnem zagotavljanju debeline. V elektrificiranem krmilnem sistemu je treba integrirati visoko natančne senzorje in aktuatorje, da se zagotovi natančno in stabilno regulacija različnih parametrov. Hkrati je ključnega pomena tudi optimizacija krmilnega algoritma. Ta mora biti sposoben prilagajati strategijo nadzora v realnem času glede na povratni signal, da se prilagodi različnim spremembam v procesu epitaksialne rasti silicijevega karbida.
Glavne težave prisilicijev karbidni substratproizvodnja:
Čas objave: 7. junij 2024