Кремний карбиды (SiC) кристалл үстерү миче нәрсә ул?

SiCзур зона аралыгы, югары җылылык үткәрүчәнлеге, югары критик җимерелү кыры көчәнеше һәм югары электрон туендыру тизлеге үзенчәлекләренә ия. Ул югары температура, югары басым, югары ешлык һәм югары куәт шартларында куллану таләпләренә җавап бирә ала. Аны яңа энергияле транспорт чараларында, фотоэлектрик системаларда, сәнәгать контролендә, радиоешлыклы элемтәдә һәм башка өлкәләрдә киң кулланырга мөмкин. Бәйле тармакларның тиз үсеше белән, кремний карбиды белән тәкъдим ителгән өченче буын ярымүткәргечләр базары яңа мөмкинлекләр ачты.

Кристалл үсеше кремний карбиды субстраты җитештерүнең төп звеносы булып тора, ә төп җиһаз - кристалл үстерү миче. Традицион кристалл кремний класслы кристалл үстерү мичләренә охшаш, мич структурасы бик катлаулы түгел. Ул, нигездә, мич корпусыннан, җылыту системасыннан, спираль тапшыру механизмыннан, вакуум алу һәм үлчәү системасыннан, газ юлы системасыннан, суыту системасыннан, контроль системасыннан һ.б. тора. Термик кыр һәм процесс шартлары кремний карбиды кристалы сыйфатының, зурлыгының, үткәрүчәнлегенең һәм башка төп күрсәткечләрнең төп күрсәткечләрен билгели.

I. Кремний карбиды кристалларын үстерү технологиясендәге кыенлыклар

Кремний карбиды кристаллларының үсү температурасы бик югары һәм аны күзәтеп булмый, шуңа күрә төп кыенлык процессның үзендә ята:

(1)Җылылык кырын контрольдә тотудагы кыенлыкларЯбык югары температуралы куышлыкны күзәтү авыр һәм контрольдә тотып булмый. Югары дәрәҗәдәге автоматизациягә ия булган һәм кристалл үсеш процессын күзәтеп, контрольдә тотып һәм көйләп була торган традицион кремний нигезендәге эремә белән тартылган кристалл үстерү җиһазларыннан аермалы буларак, кремний карбиды кристаллары ябык киңлектә 2000°C тан югарырак югары температуралы мохиттә үсә, һәм җитештерү вакытында үсеш температурасын төгәл контрольдә тотарга кирәк, бу температураны контрольдә тотуны катлауландыра;

(2)Кристалл формасын контрольдә тотуда кыенлыкларМикротрубкалар, полиморфик инклюзияләр, дислокацияләр һәм башка кимчелекләр үсеш процессында барлыкка килергә мөмкин, һәм алар бер-берсенә тәэсир итә һәм эволюцияләнә. Микротрубкалар (МП) - берничә микроннан дистәләгән микронга кадәр зурлыктагы үткен типтагы кимчелекләр, алар җайланмаларның бик зур кимчелекләре. Кремний карбиды монокристаллары 200 дән артык төрле кристалл формаларын үз эченә ала, ләкин кристалл структуралары аз гына (4H төре) җитештерү өчен кирәкле ярымүткәргеч материаллар. Кристалл формасының трансформациясе үсеш процессында еш очрый, бу полиморфик инклюзияләргә китерә. Шуңа күрә кремний-углерод нисбәте, үсеш температурасы градиенты, кристалл үсеш тизлеге һәм газ агымы басымы кебек параметрларны төгәл контрольдә тоту кирәк.

Моннан тыш, кремний карбиды монокристалл үсешенең термик кырында температура градиенты бар, бу кристалл үсеше процессында эчке киеренкелеккә һәм нәтиҗәдә дислокацияләргә (базаль яссылык дислокациясе BPD, винт дислокациясе TSD, кырый дислокациясе TED) китерә, шуның белән аннан соңгы эпитаксия һәм җайланмаларның сыйфатына һәм эшчәнлегенә тәэсир итә.

(3)Катлаулы допинг контролеЮнәлешле кушылма белән үткәргеч кристалл алу өчен тышкы катнашмаларның кертелүе катгый контрольдә тотылырга тиеш;

(4)Әкрен үсеш темпларыКремний карбидының үсеш темплары бик әкрен. Традиционкремний материалларыКристалл таякчыкка үсү өчен нибары 3 көн кирәк, ә кремний карбиды кристалл таякчыклары өчен 7 көн кирәк. Бу кремний карбиды җитештерү нәтиҗәлелегенең табигый рәвештә түбәнәюенә һәм чыгару күләменең бик чикләнгән булуына китерә.

Икенче яктан, кремний карбиды эпитаксиаль үсеше параметрлары бик таләпчән, шул исәптән җиһазларның һава үткәрмәүчәнлеге, реакция камерасындагы газ басымының тотрыклылыгы, газ кертү вакытын төгәл контрольдә тоту, газ нисбәтенең төгәллеге һәм утырту температурасын катгый идарә итү. Аерым алганда, җайланманың чыдамлык көчәнеше дәрәҗәсе яхшыру белән, эпитаксиаль пластинаның үзәк параметрларын контрольдә тоту кыенлыгы сизелерлек артты.

Моннан тыш, эпитаксиаль катлам калынлыгы арткан саен, каршылыкның бердәмлеген ничек контрольдә тотарга һәм калынлыкны тәэмин иткәндә кимчелек тыгызлыгын ничек киметергә тагын бер зур проблемага әйләнде. Электрлаштырылган идарә итү системасында төрле параметрларны төгәл һәм тотрыклы итеп көйләү өчен югары төгәллекле сенсорларны һәм актуаторларны берләштерү кирәк. Шул ук вакытта, идарә итү алгоритмын оптимальләштерү дә бик мөһим. Ул төрле үзгәрешләргә җайлашу өчен кире элемтә сигналына туры китереп, идарә итү стратегиясен реаль вакыт режимында көйли алырга тиеш.кремний карбиды эпитаксиаль үсешепроцесс.

2. Кремний карбид субстратларын җитештерүдәге төп кыенлыклар:

1. Үсеш температурасы 2000℃ тан югарырак, бу кремнийныкыннан ике тапкыр югарырак.

2. Кристалл үсү чорында кристалл таякчыкның калынлыгы кечкенә, һәм 2 см кремний карбидлы кристалл таякчык 7 көн эчендә үсә.

3. Кристалл төренә таләпләр югары, һәм кристалл структуралы монокристалл кремний карбиды аз гына.

4. Кисү тузуы югары, ә кремний карбиды бик югары катылыкка ия.

Кыскасы, кыйммәтле вакыт чыгымнары һәм катлаулы эшкәртү технологиясе кремний карбиды субстратларының югары бәясен билгели, бу исә кремний карбидын куллануны чикли.

III. Кристалл үстерү мичләренең классификациясе

Төрле җылыту ысулларына карап, кристалл үстерү мичләрен индукцион һәм каршылыклы төрләргә бүлергә мөмкин. Хәзерге вакытта базардагы җиһазларның күбесе индукцион төрдә, ул арзан бәя, гади структура, уңайлы хезмәт күрсәтү һәм югары җылылык нәтиҗәлелеге кебек өстенлекләргә ия. Ләкин, электромагнит индукция эффекты аркасында, индукцион җылытуның күчәр температурасы һәм радиаль температурасы бергә кушылган, һәм кристалл үсеш тизлеген дә, кристалл үсеш сыйфатын да исәпкә алу мөмкин түгел.

Каршылык термик кыры үсеш платформасы аксиаль температураны һәм радиаль температураны төгәл контрольдә тота ала, бу зур кристаллар үсешенә ярдәм итә һәм кристаллар үсеш тизлеген яхшырта. Бу киләчәктә югары сыйфатлы 8 дюймлы кремний карбиды кристаллары үсеше өчен чишелешләрнең берсе.

Индукция ысулы һәм каршылык ысулын чагыштыру: