Кремний карбидінің кристалдарын өсіретін пештердегі техникалық қиындықтар

Кремний карбиді (SiC) кристалды өсіретін пештер ірге тасы болып табыладыSiC вафлиөндіріс. Дәстүрлі кремний кристалдарын өсіру пештерімен ұқсастықтарды бөлісе отырып, SiC пештері материалдың экстремалды өсу жағдайларына және күрделі ақауларды қалыптастыру механизмдеріне байланысты ерекше қиындықтарға тап болады. Бұл қиындықтарды екі салаға бөлуге болады: кристалдық өсу және эпитаксиалды өсу.

Кристалл өсу қиындықтары:

SiC кристалының өсуі жоғары температурада, жабық ортада нақты бақылауды талап етеді, бұл мониторинг пен процесті басқаруды өте қиын етеді. Негізгі қиындықтарға мыналар жатады:

(1) Жылу өрісін басқару: тығыздалған, жоғары температуралы камерада тұрақты және біркелкі температура профилін сақтау өте маңызды, бірақ өте қиын. Кремний үшін қолданылатын бақыланатын балқыма өсу процестерінен айырмашылығы, SiC кристалының өсуі 2000°C-тан жоғары болады, бұл нақты уақытта бақылау мен реттеуді мүмкін емес етеді. Қажетті кристалдық қасиеттерге қол жеткізу үшін температураны дәл бақылау маңызды.

(2) Политипті және ақауларды бақылау: өсу процесі микроқұбырлар (МП), политипті қосындылар және дислокациялар сияқты ақауларға өте сезімтал, олардың әрқайсысы кристалл сапасына әсер етеді. Өлшемдері бірнеше микрон болатын ақауларға енетін МП құрылғылар әсіресе құрылғының жұмысына зиян келтіреді. SiC 200-ден астам политиптерде бар, тек 4H құрылымы жартылай өткізгішті қолдану үшін жарамды. Политипті қосындыларды азайту үшін стехиометрияны, температура градиенттерін, өсу жылдамдығын және газ ағынының динамикасын бақылау маңызды. Бұдан басқа, өсу камерасындағы жылу градиенттері әр түрлі дислокацияларға (базальды жазықтықтың дислокациясы (BPD), бұранданың бұрандалы дислокациясы (TSD), бұранданың жиегі дислокациясы (TED)) әкелетін табиғи кернеуді тудыруы мүмкін, бұл кейінгі эпитаксиске және құрылғының өнімділігіне әсер етеді.

(3) Қоспаларды бақылау: дәл допинг профиліне қол жеткізу сыртқы қоспаларды мұқият бақылауды қажет етеді. Кез келген күтпеген ластану соңғы кристалдың электрлік қасиеттерін айтарлықтай өзгертуі мүмкін.

(4) Баяу өсу қарқыны: SiC кристалының өсуі кремниймен салыстырғанда баяу. Кремний құймасын 3 күнде өсіруге болатынымен, SiC 7 немесе одан да көп күнді қажет етеді, бұл өндіріс тиімділігі мен өнімге айтарлықтай әсер етеді.

Эпитаксиалды өсу қиындықтары:

Құрылғы құрылымдарын қалыптастыру үшін өте маңызды SiC эпитаксиалды өсуі процесс параметрлерін одан да қатаң бақылауды талап етеді:

Жоғары дәлдікті басқару:Камераның герметикалық қасиеті, қысымның тұрақтылығы, нақты газ беру уақыты мен құрамы және температураны қатаң бақылау эпитаксиалды қабаттың қажетті қасиеттеріне қол жеткізу үшін өте маңызды. Құрылғының кернеуіне қойылатын талаптардың артуымен бұл талаптар одан да қатаң болады.

Біркелкі және ақаудың тығыздығы:Қалың эпитаксиалды қабаттарда біркелкі кедергі мен ақаулардың төмен тығыздығын сақтау айтарлықтай қиындық тудырады.

Жетілдірілген басқару жүйелері:Дәл және тұрақты параметрлерді реттеу үшін жоғары дәлдіктегі датчиктер мен жетектері бар күрделі электромеханикалық басқару жүйелері өте маңызды. Процесстік кері байланыс негізінде нақты уақытта реттеуге қабілетті жетілдірілген басқару алгоритмдері SiC эпитаксиалды өсуінің күрделілігін шарлау үшін өте маңызды.

Осы техникалық кедергілерді еңсеру SiC технологиясының толық әлеуетін ашу үшін өте маңызды. Пешті жобалаудағы, процесті басқарудағы және жердегі бақылау әдістеріндегі үздіксіз жетістіктер осы перспективалы материалды өнімділігі жоғары электроникада кеңінен қолдану үшін өте маңызды.**