Kristal büyüme fırını, kristal büyütme için 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 edinimi ve ölçüm sistemi, gaz yolu sistemi, soğutma sistemi, kontrol sistemi vb.'den oluşur. Termal alan ve işlem koşulları, temel göstergeleri belirlersilisyum karbür kristalikalite, boyut, iletkenlik vb. gibi.
Bir yandan da büyüme sırasında sıcaklıksilisyum karbür kristaliçok yüksektir ve izlenemez. Bu nedenle, asıl zorluk sürecin kendisinde yatmaktadır. Başlıca zorluklar şunlardır:
(1) Termal alan kontrolünde zorluk:
Kapalı yüksek sıcaklık boşluğunun izlenmesi zor ve kontrol edilemezdir. Yüksek derecede otomasyona ve gözlemlenebilir ve kontrol edilebilir kristal büyüme sürecine sahip geleneksel silikon bazlı çözüm doğrudan çekme kristal büyüme ekipmanından farklı olarak, silikon karbür kristalleri 2.000℃'nin üzerinde yüksek sıcaklık ortamında kapalı bir alanda büyür ve büyüme sıcaklığının üretim sırasında hassas bir şekilde kontrol edilmesi gerekir, bu da sıcaklık kontrolünü zorlaştırır;
(2) Kristal form kontrolünde zorluk:
Mikro borular, polimorfik kapanımlar, çıkıklar ve diğer kusurlar büyüme süreci sırasında oluşmaya eğilimlidir ve birbirlerini etkiler ve evrimleştirirler. Mikro borular (MP), birkaç mikrondan onlarca mikrona kadar değişen boyutlarda, cihazların öldürücü kusurları olan geçiş tipi kusurlardır. Silisyum karbür tek kristalleri 200'den fazla farklı kristal formu içerir, ancak yalnızca birkaç kristal yapı (4H tipi) üretim için gereken yarı iletken malzemelerdir. Kristal form dönüşümü büyüme süreci sırasında kolayca meydana gelir ve polimorfik kapanım kusurlarına neden olur. Bu nedenle, silisyum-karbon oranı, büyüme sıcaklık gradyanı, kristal büyüme hızı ve hava akış basıncı gibi parametreleri doğru bir şekilde kontrol etmek gerekir. Ek olarak, silisyum karbür tek kristal büyümesinin termal alanında, kristal büyüme süreci sırasında doğal iç gerilime ve ortaya çıkan çıkıklara (bazal düzlem çıkığı BPD, vida çıkığı TSD, kenar çıkığı TED) yol açan bir sıcaklık gradyanı vardır ve böylece sonraki epitaksi ve cihazların kalitesini ve performansını etkiler.
(3) Zor doping kontrolü:
Yönlü katkılamalı iletken bir kristal elde etmek için dışarıdan gelen kirliliklerin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir;
(4) Yavaş büyüme oranı:
Silisyum karbürün büyüme hızı çok yavaştır. Geleneksel silisyum malzemelerin kristal çubuğa dönüşmesi için sadece 3 güne ihtiyacı vardır, silisyum karbür kristal çubukların ise 7 güne ihtiyacı vardır. Bu, silisyum karbürün doğal olarak daha düşük üretim verimliliğine ve çok sınırlı çıktıya yol açar.
Öte yandan, silisyum karbür epitaksiyel büyümesinin parametreleri, ekipmanın hava geçirmezliği, reaksiyon haznesindeki gaz basıncının kararlılığı, gaz giriş süresinin hassas kontrolü, gaz oranının doğruluğu ve biriktirme sıcaklığının sıkı yönetimi dahil olmak üzere son derece zorludur. Özellikle, cihazın voltaj direnç seviyesinin iyileştirilmesiyle, epitaksiyel gofretin çekirdek parametrelerini kontrol etme zorluğu önemli ölçüde artmıştır. Ek olarak, epitaksiyel tabakanın kalınlığının artmasıyla, özdirencin tekdüzeliğinin nasıl kontrol edileceği ve kalınlığı sağlarken kusur yoğunluğunun nasıl azaltılacağı başka bir büyük zorluk haline gelmiştir. Elektrikli kontrol sisteminde, çeşitli parametrelerin doğru ve kararlı bir şekilde düzenlenebilmesini sağlamak için yüksek hassasiyetli sensörler ve aktüatörlerin entegre edilmesi gerekir. Aynı zamanda, kontrol algoritmasının optimizasyonu da çok önemlidir. Silisyum karbür epitaksiyel büyüme sürecindeki çeşitli değişikliklere uyum sağlamak için geri bildirim sinyaline göre kontrol stratejisini gerçek zamanlı olarak ayarlayabilmesi gerekir.
Başlıca zorluklarsilisyum karbür alt tabakaüretme:
Gönderi zamanı: 07-Haz-2024