Kristal büyütme fırını, temel ekipmandır.silisyum karbürKristal büyümesi. Geleneksel kristal silikon sınıfı kristal büyüme fırınına benzer. Fırın yapısı çok karmaşık değildir. Esas olarak fırın gövdesi, ısıtma sistemi, bobin iletim mekanizması, vakum alma ve ölçüm sistemi, gaz yolu sistemi, soğutma sistemi, kontrol sistemi vb. bileşenlerden oluşur. Termal alan ve işlem koşulları, temel göstergeleri belirler.silisyum karbür kristaliKalite, boyut, iletkenlik ve benzeri özellikler gibi.
Bir yandan, büyüme sırasındaki sıcaklıksilisyum karbür kristaliOran çok yüksek ve izlenemiyor. Bu nedenle, asıl zorluk sürecin kendisinde yatıyor. Başlıca zorluklar şunlardır:
(1) Termal alan kontrolünde zorluk:
Kapalı yüksek sıcaklık boşluğunun izlenmesi zor ve kontrol edilemezdir. Yüksek otomasyon derecesine ve gözlemlenebilir ve kontrol edilebilir kristal büyüme sürecine sahip geleneksel silikon bazlı çözelti doğrudan çekme kristal büyüme ekipmanından farklı olarak, silisyum karbür kristalleri 2000℃'nin üzerindeki yüksek sıcaklık ortamında kapalı bir alanda büyür ve üretim sırasında büyüme sıcaklığının hassas bir şekilde kontrol edilmesi gerekir, bu da sıcaklık kontrolünü zorlaştırır;
(2) Kristal form kontrolünde zorluk:
Mikro borular, polimorfik inklüzyonlar, dislokasyonlar ve diğer kusurlar, büyüme süreci sırasında oluşmaya eğilimlidir ve birbirlerini etkiler ve geliştirirler. Mikro borular (MP), birkaç mikrondan onlarca mikrona kadar değişen boyutlarda, cihazlar için ölümcül kusurlar olan, geçiş tipi kusurlardır. Silisyum karbür tek kristaller 200'den fazla farklı kristal formu içerir, ancak yalnızca birkaç kristal yapı (4H tipi) üretim için gerekli yarı iletken malzemelerdir. Kristal form dönüşümü, büyüme süreci sırasında kolayca meydana gelir ve polimorfik inklüzyon kusurlarına yol açar. Bu nedenle, silisyum-karbon oranı, büyüme sıcaklığı gradyanı, kristal büyüme hızı ve hava akışı basıncı gibi parametrelerin doğru bir şekilde kontrol edilmesi gereklidir. Ek olarak, silisyum karbür tek kristal büyümesinin termal alanında bir sıcaklık gradyanı vardır; bu da kristal büyüme süreci sırasında doğal iç gerilime ve sonuç olarak dislokasyonlara (bazal düzlem dislokasyonu BPD, vida dislokasyonu TSD, kenar dislokasyonu TED) yol açarak, sonraki epitaksi ve cihazların kalitesini ve performansını etkiler.
(3) Doping kontrolü zor:
Yönlü katkılama özelliğine sahip iletken bir kristal elde etmek için dışarıdan eklenen safsızlıkların miktarı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir;
(4) Yavaş büyüme oranı:
Silisyum karbürün büyüme hızı çok yavaştır. Geleneksel silisyum malzemelerinin kristal çubuk haline gelmesi sadece 3 gün sürerken, silisyum karbür kristal çubuklarının oluşması 7 gün sürer. Bu durum, silisyum karbürün üretim verimliliğinin doğal olarak düşük olmasına ve üretim miktarının çok sınırlı olmasına yol açar.
Öte yandan, silisyum karbür epitaksiyel büyümesinin parametreleri son derece zorlayıcıdır; bunlar arasında ekipmanın hava geçirmezliği, reaksiyon odasındaki gaz basıncının kararlılığı, gaz giriş zamanının hassas kontrolü, gaz oranının doğruluğu ve biriktirme sıcaklığının sıkı yönetimi yer almaktadır. Özellikle, cihazın voltaj direnci seviyesinin iyileştirilmesiyle, epitaksiyel plakanın temel parametrelerinin kontrolü önemli ölçüde zorlaşmıştır. Ayrıca, epitaksiyel tabakanın kalınlığının artmasıyla, kalınlığı korurken direncin homojenliğini kontrol etmek ve kusur yoğunluğunu azaltmak da önemli bir zorluk haline gelmiştir. Elektrikli kontrol sisteminde, çeşitli parametrelerin doğru ve istikrarlı bir şekilde düzenlenebilmesini sağlamak için yüksek hassasiyetli sensörler ve aktüatörlerin entegre edilmesi gerekmektedir. Aynı zamanda, kontrol algoritmasının optimizasyonu da çok önemlidir. Silisyum karbür epitaksiyel büyüme sürecindeki çeşitli değişikliklere uyum sağlamak için geri bildirim sinyaline göre kontrol stratejisinin gerçek zamanlı olarak ayarlanabilmesi gerekmektedir.
Başlıca zorluklar şunlardır:silisyum karbür alt tabakaüretme:
Yayın tarihi: 07-06-2024