Ang crystal growth furnace ang pangunahing kagamitan para sasilikon karbidapaglaki ng kristal. Ito ay katulad ng tradisyonal na crystalline silicon grade crystal growth furnace. Ang istruktura ng pugon ay hindi masyadong kumplikado. Ito ay pangunahing binubuo ng katawan ng pugon, sistema ng pag-init, mekanismo ng transmisyon ng coil, sistema ng pagkuha at pagsukat ng vacuum, sistema ng landas ng gas, sistema ng paglamig, sistema ng kontrol, atbp. Ang thermal field at mga kondisyon ng proseso ang tumutukoy sa mga pangunahing tagapagpahiwatig ngkristal na silikon karbidatulad ng kalidad, laki, konduktibiti at iba pa.
Sa isang banda, ang temperatura habang lumalaki angkristal na silikon karbidaay napakataas at hindi maaaring subaybayan. Samakatuwid, ang pangunahing kahirapan ay nasa proseso mismo. Ang mga pangunahing kahirapan ay ang mga sumusunod:
(1) Kahirapan sa pagkontrol ng thermal field:
Mahirap at hindi makontrol ang pagsubaybay sa saradong lukab na may mataas na temperatura. Naiiba sa tradisyonal na silicon-based solution direct-pull crystal growth equipment na may mataas na antas ng automation at naoobserbahan at nakokontrol na proseso ng paglaki ng kristal, ang silicon carbide crystals ay lumalaki sa isang saradong espasyo sa isang kapaligirang may mataas na temperatura na higit sa 2,000℃, at ang temperatura ng paglaki ay kailangang tumpak na kontrolin habang gumagawa, na nagpapahirap sa pagkontrol ng temperatura;
(2) Kahirapan sa pagkontrol ng anyong kristal:
Ang mga micropipe, polymorphic inclusions, dislocations, at iba pang mga depekto ay madaling mangyari sa proseso ng paglaki, at ang mga ito ay nakakaapekto at nagbabago sa isa't isa. Ang mga micropipe (MP) ay mga through-type na depekto na may sukat na ilang microns hanggang sampu-sampung microns, na mga nakamamatay na depekto ng mga device. Ang mga single crystal na Silicon carbide ay kinabibilangan ng mahigit 200 iba't ibang anyo ng kristal, ngunit iilang istruktura ng kristal lamang (4H type) ang mga materyales na semiconductor na kinakailangan para sa produksyon. Madaling mangyari ang pagbabago ng anyo ng kristal sa panahon ng proseso ng paglaki, na nagreresulta sa mga polymorphic inclusion defects. Samakatuwid, kinakailangang tumpak na kontrolin ang mga parameter tulad ng silicon-carbon ratio, growth temperature gradient, crystal growth rate, at air flow pressure. Bukod pa rito, mayroong temperature gradient sa thermal field ng silicon carbide single crystal growth, na humahantong sa native internal stress at ang mga nagresultang dislocation (basal plane dislocation BPD, screw dislocation TSD, edge dislocation TED) sa panahon ng proseso ng paglaki ng kristal, sa gayon ay nakakaapekto sa kalidad at pagganap ng mga kasunod na epitaxy at mga device.
(3) Mahirap na pagkontrol sa doping:
Ang pagpapakilala ng mga panlabas na dumi ay dapat na mahigpit na kontrolado upang makakuha ng isang konduktibong kristal na may directional doping;
(4) Mabagal na bilis ng paglago:
Napakabagal ng bilis ng paglaki ng silicon carbide. Ang mga tradisyunal na materyales na silikon ay nangangailangan lamang ng 3 araw upang lumaki at maging isang crystal rod, habang ang mga crystal rod na silicon carbide ay nangangailangan ng 7 araw. Ito ay humahantong sa natural na mas mababang kahusayan sa produksyon ng silicon carbide at napakaliit na output.
Sa kabilang banda, ang mga parametro ng silicon carbide epitaxial growth ay lubhang mahirap, kabilang ang air-tightness ng kagamitan, ang katatagan ng presyon ng gas sa reaction chamber, ang tumpak na pagkontrol sa oras ng pagpapasok ng gas, ang katumpakan ng gas ratio, at ang mahigpit na pamamahala ng deposition temperature. Sa partikular, sa pagbuti ng voltage resistance level ng device, ang kahirapan sa pagkontrol sa mga core parameter ng epitaxial wafer ay tumaas nang malaki. Bukod pa rito, sa pagtaas ng kapal ng epitaxial layer, kung paano kontrolin ang uniformity ng resistivity at bawasan ang defect density habang tinitiyak ang kapal ay naging isa pang malaking hamon. Sa electrified control system, kinakailangang isama ang mga high-precision sensor at actuator upang matiyak na ang iba't ibang mga parametro ay maaaring tumpak at matatag na ma-regulate. Kasabay nito, mahalaga rin ang pag-optimize ng control algorithm. Kailangan nitong maisaayos ang control strategy sa real time ayon sa feedback signal upang umangkop sa iba't ibang pagbabago sa proseso ng silicon carbide epitaxial growth.
Mga pangunahing kahirapan sasubstrate ng silikon na karbidpagmamanupaktura:
Oras ng pag-post: Hunyo-07-2024