Piharbidikiteiden kasvun uunien haasteet

Sekidekasvun uunion ydinlaitteet silikonikarbidikiteiden kasvattamiseksi, jotka jakavat samankaltaisuuksia perinteisten piin kiteiden kasvun uunien kanssa. Uunin rakenne ei ole liian monimutkainen, ja se koostuu pääasiassa uunin rungosta, lämmitysjärjestelmästä, kelakäyttömekanismista, tyhjiöiden hankkimisesta ja mittausjärjestelmästä, kaasun syöttöjärjestelmästä, jäähdytysjärjestelmästä ja ohjausjärjestelmästä. Uunin lämpökenttä- ja prosessiolosuhteet määrittävät kriittiset parametrit, kuten piikarbidikiteiden laatu, koko ja sähkönjohtavuus.

Toisaalta lämpötila pii-karbidikiteiden kasvun aikana on erittäin korkea eikä sitä voida seurata reaaliajassa, joten ensisijaiset haasteet ovat itse prosessissa.Tärkeimmät haasteet ovat seuraavat:

(1) Hämpökentän ohjauksessa vaikeudet: Suljetun korkean lämpötilan kammion seuranta on haastavaa ja hallitsemattomia. Toisin kuin perinteiset piitapohjaiset ratkaisupohjaiset suoraviivaiset kidekasvulaitteet, joilla on korkeat automaatiotasot ja mahdollistaa havaittavissa olevat ja säädettävät kasvuprosessit, piikarbidikiteitä kasvaa suljetussa korkean lämpötilan ympäristössä, joka on yli 2 000 ° C ja tarkka lämpötilanhallinta, mikä tekee lämpötilanhallinnasta erittäin haastavaa;

(2) Kristallirakenteen ohjaushaasteet: Kasvuprosessi on alttiina virheille, kuten mikrotutkille, polymorfisille sulkeumille ja dislokaatioille, jotka ovat vuorovaikutuksessa ja kehittyvät toistensa kanssa.

Mikroututkat (MP) ovat läpi tyyppisiä vikoja, jotka vaihtelevat kooltaan useista mikrometreistä kymmeniin mikrometreihin, ja niitä pidetään laitteiden tappajavikoina; Piharbidi -yksittäiset kiteet sisältävät yli 200 erilaista kiderakennetta, mutta vain harvat kiderakenteet (4H -tyyppi) ovat sopivia puolijohdemateriaaleina tuotantoa varten. Kristallirakenteen muunnokset kasvun aikana voivat johtaa polymorfisiin epäpuhtausvaurioihin, joten tarvitaan piin ja hiilisuhteen, kasvulämpötilan gradientin, kidekasvun ja kaasun virtauksen/paineparametrien tarkka hallinta;

Lisäksi lämpötilan kaltevuudet lämpökentissä piidikarbidin aikana yksikiteiden kasvu johtaa primaarisiin sisäisiin rasituksiin ja aiheuttamiin vikoihin, kuten dislokaatioihin (perustason dislokaatiot BPD, kierre dislokaatiot TSD ja reunan dislokaatiot), jotka vaikuttavat seuraavien epitaksiaalikerrosten ja laitteiden laatuun ja suorituskykyyn.

(3) Dopingin hallinnan vaikeudet: Ulkoisia epäpuhtauksia on valvottava tiukasti suuntaisesti seostettujen johtavien kiteiden saamiseksi;

(4) Hidas kasvunopeus: Piharbidin kidekasvunopeus on erittäin hidas. Vaikka perinteiset piidamateriaalit voivat muodostaa kidetangon vain 3 päivässä, piikarbidikidekappaleet vaativat 7 päivää, mikä johtaa luonnostaan ​​pienempaan tuotantotehokkuuteen ja voimakkaasti rajoitettuun tuotantoon.

Toisaalta parametritPiharbidin epitaksiaalinen kasvuovat erittäin tiukkoja, mukaan lukien laitteiden tiivistyksen suorituskyky, reaktiokammion paineen stabiilisuus, kaasun käyttöönottoajan tarkka hallinta, tarkka kaasun suhde ja tiukka kerrostumuksen lämpötilan hallinta. Varsinkin kun laitejännitearvostelut kasvavat, ytimen epitaksiaalikiekkojen parametrien hallinnan vaikeus kasvaa merkittävästi. Lisäksi, kun epitaksiaalikerroksen paksuus kasvaa, yhtenäisen resistiivisyyden varmistamisesta samalla, että paksuus ja vähentäminen vikatiheydestä on tullut toinen suuri haaste.

Sähköohjausjärjestelmässä tarvitaan anturien ja toimilaitteiden tarkkaan tarkkailun integrointia varmistamaan, että kaikki parametrit ovat tarkasti ja vakaasti säänneltyjä. Ohjausalgoritmien optimointi on myös kriittistä, koska niiden on kyettävä säätämään reaaliaikaisen kontrollistrategioita perustuen palautesignaaleihin sopeutuakseen erilaisiin muutoksiin piikarbidin epitaksiaalisen kasvuprosessin aikana.

SIC -substraatin valmistuksen keskeiset haasteet:

ToimituspuoleltaSic -kidekasvun uunit, kuten pitkien laitteiden sertifiointisyklien, vaihtavien toimittajien ja vakausriskejen korkeiden kustannusten takia, kotimaisten toimittajien on vielä toimitettava laitteita kansainvälisille valtavirran SIC -valmistajille. Niistä, kansainväliset johtavat piiharbidivalmistajat, kuten susipeite, koherentti ja Rohm, käyttävät pääasiassa kehitettyjä ja tuotettuja kidekasvulaitteita, kun taas muut kansainväliset valtavirran pii-karbidisubstraatin valmistajat ostavat pääasiassa kristallin kasvulaitteita saksalaisilta PVA Teplalta ja japanilaisilta Nissin Kikai CO., LTD.