Проблемы печи роста кристаллов из карбида кремния

АКристаллическая печьявляется основным оборудованием для выращивания кристаллов карбида кремния, общая сходство с традиционными печи с ростом кристаллов кремния. Структура печи не является чрезмерно сложной, в первую очередь, состоящая из корпуса печи, системы отопления, механизма привода катушки, системы сбора вакуума и измерения, системы подачи газа, системы охлаждения и системы управления. Условия теплового поля и процесса в печи определяют критические параметры, такие как качество, размер и электрическая проводимость кристаллов карбида кремния.

С одной стороны, температура во время роста карбида из карбида кремния чрезвычайно высока и не может контролироваться в режиме реального времени, поэтому основные проблемы заключаются в самом процессе.Основные проблемы заключаются в следующем:

(1) Сложность в управлении тепловым полем: Мониторинг в герметичной высокотемпературной камере является сложным и неконтролируемым. В отличие от традиционного оборудования на основе кремния на основе растворов на основе растворов, которое имеет высокие уровни автоматизации и обеспечивает наблюдаемые и регулируемые процессы роста, кристаллы карбида кремния растут в герметичной высокотемпературной среде выше 2000 ° C, а точный контроль температуры требуется во время производства, что делает контроль температуры тесным вызовом;

(2) Проблемы управления кристаллической структурой: Процесс роста подвержен дефектам, таким как микротрубки, полиморфные включения и дислокации, которые взаимодействуют и развиваются друг с другом.

Микротрубки (MP) представляют собой дефекты типа в размере от нескольких микрометров до десятков микрометров, и считаются дефектами убийц для устройств; Монокристаллы из карбида кремния включают в себя более 200 различных кристаллических структур, но только несколько кристаллических структур (тип 4H) подходят в качестве полупроводниковых материалов для производства. Трансформации кристаллической структуры во время роста могут привести к полиморфным дефектам примеси, поэтому требуется точный контроль соотношения кремния к углероду, градиента температуры роста, скорости роста кристаллов и параметров потока газа/давления;

Кроме того, температурные градиенты в термическом поле во время роста монокристаллов из карбида кремния приводят к первичным внутренним напряжениям и индуцированным дефектам, таким как дислокации (дислокация базальной плоскости, BPD, дислокации Tivel Dislocations и дислокации края), которые влияют на качество и производительность последующих эпитаксиальных слоев и устройств.

(3) Сложность в контроле допинга: Внешние примеси должны строго контролировать для получения направленных проводящих кристаллов;

(4) Медленная скорость роста: Скорость роста кристаллов карбида кремния чрезвычайно медленная. В то время как традиционные кремниевые материалы могут образовывать кристаллический стержень всего за 3 дня, кремниевые карбид -кристаллические стержни требуют 7 дней, что приводит к снижению эффективности производства и строго ограниченному производству.

С другой стороны, параметры дляКремниевый карбид эпитаксиальный ростявляются чрезвычайно строгими, включая производительность герметизации оборудования, стабильность давления реакционной камеры, точный контроль времени введения газа, точное соотношение газа и строгое лечение температуры осаждения. Тем более, что рейтинги напряжения устройства увеличиваются, сложность управления параметрами эпитаксиальной пластины основной пластины значительно увеличивается. Кроме того, по мере увеличения толщины эпитаксиального слоя, обеспечивающая однородное удельное сопротивление, сохраняя при этом толщину и снижение плотности дефекта стала еще одной серьезной проблемой.

В системе управления электрическим управлением требуется высокая интеграция датчиков и приводов для обеспечения того, чтобы все параметры были точно и стабильно регулируются. Оптимизация алгоритмов управления также имеет решающее значение, так как они должны иметь возможность регулировать стратегии управления в режиме реального времени на основе сигналов обратной связи, чтобы адаптироваться к различным изменениям во время процесса роста карбида кремния.

Ключевые проблемы в производстве субстрата SIC:

Со стороны предложения, дляSIC Crystal Growth SverseИз -за таких факторов, как длительные циклы сертификации оборудования, высокие затраты, связанные с переключением поставщиков и риски стабильности, домашние поставщики еще не поставляли оборудование для международных производителей SIC. Среди них международные ведущие производители карбида кремния, такие как Wolfspeed, Coherent и ROHM, в основном используют оборудование для роста кристаллов, разработанное и производимое собственное место, в то время как другие международные основные производители карбида в кремниевых карбидах в первую очередь покупают оборудование для роста кристаллов у немецкого PVA Tepla и японских Nissin Kikai Co., Ltd.