Предизвиците на печките за раст на кристалот со силикон карбид

НаПечка за раст на кристалоте основната опрема за одгледување на силиконски карбидни кристали, споделувајќи сличности со традиционалните печки за раст на силиконските кристали. Структурата на печката не е премногу сложена, првенствено која се состои од телото на печката, системот за греење, механизмот за погон на калем, системот за стекнување и мерење на вакуум, систем за снабдување со гас, систем за ладење и систем за контрола. Термичкото поле и условите на процесот во рамките на печката одредуваат критични параметри како што се квалитетот, големината и електричната спроводливост на кристалите на силиконските карбид.

Од една страна, температурата за време на растот на кристалот на силиконски карбид е исклучително висока и не може да се следи во реално време, така што примарните предизвици лежат во самиот процес.Главните предизвици се следниве:

(1) Тешкотија во контролата на термичкото поле: Следењето во запечатена комора со висока температура е предизвик и неконтролирано. За разлика од традиционалната опрема за раст на кристалот базирана на силиконски раствор, базирана на раствор, која има високи нивоа на автоматизација и овозможува набудувачки и прилагодливи процеси на раст, кристалите на силиконските карбид растат во запечатено опкружување со висока температура над 2.000 ° C, а прецизната контрола на температурата е потребна за време на производството, правејќи ја контролата на температурата многу предизвик;

(2) предизвици за контрола на структурата на кристалот: Процесот на раст е склон на дефекти како што се микротуби, полиморфни подмножества и дислокации, кои комуницираат и се развиваат едни со други.

Микротубите (MP) се дефекти низ типот со големина од неколку микрометри до десетици микрометри и се сметаат за дефекти на убијци за уреди; Силиконските карбидни единечни кристали вклучуваат над 200 различни кристални структури, но само неколку кристални структури (4H тип) се соодветни како полупроводници за производство. Трансформациите на кристалната структура за време на растот можат да доведат до полиморфни дефекти на нечистотии, така што е потребна прецизна контрола на односот силикон-карбон, градиент на температура на раст, стапка на раст на кристалот и параметри на проток на гас/притисок;

Дополнително, температурните градиенти во термичкото поле за време на силиконски карбид раст на единечен кристал резултираат со примарни внатрешни стресови и индуцирани дефекти како што се дислокации (базални рамнини дислокации БПД, дислокации на пресврт TSD и дислокации на работ), кои влијаат на квалитетот и перформансите на поделните епитаксични слоеви и увиди.

(3) Тешкотија во контролата на допинг: Надворешните нечистотии мора да бидат строго контролирани за да се добијат насочени спроводни спроводливи кристали;

(4) Бавна стапка на раст: Стапката на раст на кристалот на силикон карбид е исклучително бавна. Додека традиционалните силиконски материјали можат да формираат кристална шипка за само 3 дена, силиконските карбидни кристални шипки бараат 7 дена, што резултира во својствено помала ефикасност на производството и сериозно ограничен излез.

Од друга страна, параметрите заЕпитаксичен раст на силикон карбидсе екстремно строги, вклучително и перформанси за запечатување на опрема, стабилност на притисокот на комората на реакцијата, прецизна контрола на времето воведување на гас, точен однос на гасот и строго управување со температурата на таложење. Особено со зголемувањето на оценките за напон на уредот, тешкотијата на контролирање на параметрите на јадрото на епитаксијалното нафта значително се зголемува. Покрај тоа, како што се зголемува дебелината на епитаксијалниот слој, обезбедувајќи униформа отпорност додека одржувате дебелина и намалувањето на густината на дефектот стана уште еден голем предизвик.

Во системот за електрична контрола, потребна е висока прецизна интеграција на сензорите и активаторите за да се обезбеди дека сите параметри се точно и стабилно регулирани. Оптимизацијата на контролните алгоритми е исто така критична, бидејќи тие мора да бидат во можност да ги прилагодат контролните стратегии во реално време врз основа на сигналите за повратни информации за да се прилагодат на различни промени за време на процесот на раст на епитаксиден карбид на силикон.

Клучни предизвици во производството на подлогата SIC:

Од страната на снабдувањето, заПечки за раст на кристалот, Поради фактори како што се циклуси на долга опрема, високи трошоци поврзани со преклопување на добавувачи и ризици од стабилност, домашните добавувачи допрва треба да обезбедат опрема за меѓународните производители на мејнстрим SIC. Меѓу нив, меѓународните водечки производители на силиконски карбид, како што се Wolfspeed, Coherent и Rohm, првенствено користат опрема за раст на кристалот, развиена и произведена во куќа, додека други меѓународни производители на мејнстрим силиконски карбид подложни првенствено купуваат опрема за раст на кристалот од германски PVA Tepla и јапонски Nissin Kikai Co., LTD.