Räni karbiidi kristallide kasvu ahjude väljakutsed

Sellekristallide kasvu ahion räni karbiidi kristallide kasvatamiseks mõeldud põhivarustus, jagades sarnasusi traditsiooniliste räni kristallide kasvu ahjudega. Ahju struktuur ei ole liiga keeruline, mis koosneb peamiselt ahju korpusest, küttesüsteemist, mähise ajami mehhanismist, vaakumi omandamis- ja mõõtmissüsteemist, gaasivarustussüsteemist, jahutussüsteemi ja juhtimissüsteemi. Ahjus asuvad termovälja ja protsessitingimused määravad kriitilised parameetrid nagu räni karbiidi kristallide kvaliteet, suurus ja elektrijuhtivus.

Ühest küljest on temperatuur räni karbiidi kristallide kasvu ajal äärmiselt kõrge ja seda ei saa reaalajas jälgida, seega peituvad peamised väljakutsed protsessi endas.Peamised väljakutsed on järgmised:

(1) Termovälja kontrolli raskused: Pitseeritud kõrgtemperatuuriga kambris jälgimine on keeruline ja kontrollimatu. Erinevalt traditsioonilistest ränipõhistel lahendustel põhinevatel otsepullkristallide kasvu seadmetel, millel on kõrge automaatika tase ja mis võimaldab jälgitavaid ja reguleeritavaid kasvuprotsesse, kasvavad räni karbiidi kristallid suletud kõrge temperatuuriga keskkonnas üle 2000 ° C ja täpset temperatuuri juhtimist on vajalik temperatuurikontroll, mis on väga keeruline;

(2) Kristallstruktuuri kontrolli väljakutsed: Kasvuprotsess on kalduvus sellistele defektidele nagu mikrotubid, polümorfsed lisamised ja nihestused, mis üksteisega interakteeruvad ja arenevad.

Mikrotubsid (MP) on läbi tüüpi defektid, mis ulatuvad mitmest mikromeetrist kuni kümnete mikromeetriteni ja neid peetakse seadmete tapja defektideks; Räni karbiidi üksikkristallid hõlmavad üle 200 erineva kristallstruktuuri, kuid ainult mõned kristallstruktuurid (4H tüüp) sobivad tootmiseks pooljuhtide materjalidena. Kristallstruktuuri muundused kasvu ajal võivad põhjustada polümorfsete lisandite puudusi, seetõttu on vaja täpset kontrolli räni ja süsiniku suhte, kasvutemperatuuri gradiendi, kristallide kasvukiiruse ja gaasi voolu/rõhu parameetrite täpset kontrolli;

Lisaks põhjustavad temperatuurigradiendid termilisel väljal räni karbiidi üksikkristallide kasvu ajal primaarsed sisemised pinged ja indutseeritud defektid nagu nihestused (basaaltasapinna nihestused BPD, keerdkäikude nihestused TSD ja serva nihestused TED), mis mõjutavad alistavate epitaksiaalsete kihtide kvaliteeti ja jõudlust.

(3) dopingukontrolli raskused: Väliseid lisandeid tuleb suunaliselt legeeritud juhtivate kristallide saamiseks rangelt kontrollida;

(4) Aeglane kasvutempo: Räni karbiidi kristallide kasvukiirus on äärmiselt aeglane. Kui traditsioonilised ränimaterjalid võivad moodustada kristallvarda vaid 3 päeva jooksul, vajavad räni karbiidi kristallvardad 7 päeva, mille tulemuseks on tootmise efektiivsus olemuselt väiksem ja tugevalt piiratud väljund.

Teisest küljest parameetridräni karbiidi epitaksiaalne kasvon äärmiselt ranged, sealhulgas seadmete tihendamise jõudlus, reaktsioonikambri rõhu stabiilsus, gaasi sissejuhatuse aja täpne kontroll, täpne gaasi suhe ja sadestumistemperatuuri range haldamine. Eriti kui seadme pingehinnangud suurenevad, suureneb oluliselt epitaksiaalse vahvli parameetrite juhtimise raskus märkimisväärselt. Lisaks, kui epitaksiaalse kihi paksus suureneb, on ühtlase vastupidavuse tagamine, säilitades samal ajal paksuse ja vähendades defektide tihedust, veel üks suur väljakutse.

Elektrijuhtimissüsteemis on vaja andurite ja ajamite ülitäpset integreerimist tagamaks, et kõik parameetrid oleksid täpselt ja stabiilselt reguleeritud. Kontrollialgoritmide optimeerimine on samuti kriitiline, kuna need peavad suutma reguleerida juhtimisstrateegiaid reaalajas, tuginedes tagasisidesignaalidele, et kohaneda erinevate muudatustega räni karbiidi epitaksiaalse kasvuprotsessi ajal.

SIC substraatide tootmise peamised väljakutsed:

Pakkumise pooleltSIC kristallide kasvu ahjud, selliste tegurite tõttu nagu pikad seadme sertifitseerimistsüklid, tarnijate vahetamise ja stabiilsusriskidega seotud suured kulud ja stabiilsusriskid ei pea kodumaised tarnijad veel varustama SIC -i rahvusvahelistele tavatootjatele. Nende hulgas kasutavad rahvusvahelised juhtivad ränikarbiiditootjad nagu Wolfspeed, Coherent ja ROHM, peamiselt majasiseselt välja töötatud ja toodetud kristallide kasvu seadmeid, samas kui teised rahvusvahelised tavapärased räni karbiidi substraatide tootjad ostavad peamiselt kristallide kasvu seadmeid Saksamaa PVA Teplast ja Jaapani Nissin Kikai Co., Ltd.