Технички предизвици во печки за раст на силициум карбид кристали

Кристалните печки за раст на силициум карбид (SiC) се камен-темелник наSiC нафорапроизводство. Иако споделуваат сличности со традиционалните печки за раст на силиконски кристали, печките SiC се соочуваат со уникатни предизвици поради екстремните услови за раст на материјалот и сложените механизми за формирање дефекти. Овие предизвици може широко да се категоризираат во две области: раст на кристалите и епитаксијален раст.

Предизвици за раст на кристалот:

Растот на SiC кристалите бара прецизна контрола врз високотемпературна, затворена средина, што го прави мониторингот и контролата на процесот исклучително тешко. Главните предизвици вклучуваат:

(1) Контрола на термичко поле: Одржувањето на стабилен и униформен температурен профил во запечатената комора со висока температура е од клучно значење, но сепак исклучително предизвикувачки. За разлика од контролираните процеси на раст на топење што се користат за силициум, растот на кристалите на SiC се јавува над 2.000°C, што го прави следењето и прилагодувањето во реално време речиси невозможно. Прецизната контрола на температурата е најважна за да се постигнат саканите кристални својства.

(2) Контрола на политип и дефекти: Процесот на раст е многу подложен на дефекти како микроцевки (MPs), политипски подмножества и дислокации, при што секое влијае на квалитетот на кристалите. Пратениците, продорни дефекти со големина од неколку микрони, се особено штетни за перформансите на уредот. SiC постои во преку 200 политипови, со само 4H структура погодна за полупроводнички апликации. Контролирањето на стехиометријата, температурните градиенти, стапката на раст и динамиката на протокот на гас е од суштинско значење за да се минимизираат инклузиите на политип. Понатаму, термичките градиенти во комората за раст можат да предизвикаат природен стрес, што доведува до различни дислокации (дислокации на базалната рамнина (BPDs), дислокации на завртките со навој (TSDs), дислокации на рабовите на навојот (TEDs)) кои влијаат на последователната епитаксија и перформансите на уредот.

(3) Контрола на нечистотии: Постигнувањето прецизни профили за допинг бара прецизна контрола врз надворешните нечистотии. Секоја несакана контаминација може значително да ги промени електричните својства на финалниот кристал.

(4) Бавна стапка на раст: Растот на кристалите на SiC е инхерентно бавен во споредба со силициумот. Додека силиконскиот ингот може да се одгледува за 3 дена, за SiC потребни се 7 дена или повеќе, што значително влијае на ефикасноста и производството на производството.

Предизвици за епитаксијален раст:

Епитаксијалниот раст на SiC, клучен за формирање на структури на уредот, бара уште построга контрола врз параметрите на процесот:

Контрола со висока прецизност:Херметичноста на комората, стабилноста на притисокот, прецизното време и составот на испорака на гас и строгата контрола на температурата се клучни за постигнување на посакуваните својства на епитаксијалниот слој. Овие барања стануваат уште построги со зголемувањето на барањата за напон на уредот.

Униформност и густина на дефекти:Одржувањето униформа отпорност и мала густина на дефекти во подебелите епитаксијални слоеви претставува значителен предизвик.

Напредни системи за контрола:Софистицираните електромеханички контролни системи со високопрецизни сензори и актуатори се клучни за прецизно и стабилно регулирање на параметрите. Напредните контролни алгоритми способни за прилагодување во реално време врз основа на повратни информации за процесот се од суштинско значење за да се движите низ сложеноста на епитаксиалниот раст на SiC.

Надминувањето на овие технички пречки е од суштинско значење за отклучување на целосниот потенцијал на технологијата SiC. Континуираниот напредок во дизајнот на печката, контролата на процесот и техниките за следење на самото место се од витално значење за поттикнување на широкото усвојување на овој ветувачки материјал во електрониката со високи перформанси.**