Ang mga hamon ng mga hurno ng paglago ng kristal na karbida

AngCrystal Growth Furnaceay ang pangunahing kagamitan para sa lumalagong mga kristal na silikon na karbida, pagbabahagi ng pagkakapareho sa tradisyonal na mga hurno ng paglago ng kristal na silikon. Ang istraktura ng hurno ay hindi labis na kumplikado, pangunahin na binubuo ng katawan ng hurno, sistema ng pag -init, mekanismo ng coil drive, vacuum acquisition at pagsukat system, gas supply system, cooling system, at control system. Ang thermal field at mga kondisyon ng proseso sa loob ng hurno ay tumutukoy sa mga kritikal na mga parameter tulad ng kalidad, laki, at elektrikal na kondaktibiti ng mga kristal na silikon na karbida.

Sa isang banda, ang temperatura sa panahon ng paglago ng kristal na karbida ng silikon ay napakataas at hindi masusubaybayan sa real-time, kaya ang pangunahing mga hamon ay namamalagi sa proseso mismo.Ang mga pangunahing hamon ay ang mga sumusunod:

(1) kahirapan sa control ng thermal field: Ang pagsubaybay sa isang selyadong high-temperatura na silid ay mapaghamong at hindi mapigilan. Hindi tulad ng tradisyonal na batay sa solusyon na batay sa direktang pull-pull crystal na kagamitan sa paglago, na may mataas na antas ng automation at nagbibigay-daan para sa napapansin at madaling iakma na mga proseso ng paglago, ang mga silikon na karbida ay lumalaki sa isang selyadong mataas na temperatura na kapaligiran sa itaas ng 2,000 ° C, at ang tumpak na kontrol sa temperatura ay kinakailangan sa panahon ng paggawa, paggawa ng kontrol sa temperatura na lubos na mapaghamong;

(2) Mga hamon sa kontrol ng istraktura ng kristal: Ang proseso ng paglago ay madaling kapitan ng mga depekto tulad ng microtubes, polymorphic inclusions, at dislocations, na nakikipag -ugnay at nagbabago sa isa't isa.

Ang mga microtubes (MP) ay sa pamamagitan ng mga uri ng mga depekto na may sukat mula sa maraming mga micrometer hanggang sa sampu-sampung micrometer, at itinuturing na mga depekto sa pagpatay para sa mga aparato; Ang mga solong kristal na karbida ay may kasamang higit sa 200 iba't ibang mga istruktura ng kristal, ngunit kakaunti lamang ang mga istruktura ng kristal (4H type) ang angkop bilang mga materyales na semiconductor para sa paggawa. Ang mga pagbabagong istraktura ng kristal sa panahon ng paglago ay maaaring humantong sa mga depekto ng polymorphic impurity, kaya tumpak na kontrol ng ratio ng silikon-to-carbon, gradient ng temperatura ng paglago, rate ng paglago ng kristal, at mga parameter ng daloy ng gas/presyon ay kinakailangan;

Bilang karagdagan, ang mga gradients ng temperatura sa thermal field sa panahon ng silikon carbide solong kristal na paglago ay nagreresulta sa pangunahing panloob na mga stress at sapilitan na mga depekto tulad ng dislocations (basal plane dislocations BPD, twist dislocations TSD, at gilid dislocations TED), na nakakaapekto sa kalidad at pagganap ng kasunod na mga epitaxial layer at aparato.

(3) kahirapan sa kontrol ng doping: Ang mga panlabas na impurities ay dapat na mahigpit na kontrolado upang makakuha ng direksyon na doped conductive crystals;

(4) Mabagal na rate ng paglago: Ang rate ng paglago ng kristal ng silikon na karbida ay napakabagal. Habang ang mga tradisyunal na materyales ng silikon ay maaaring bumuo ng isang baras ng kristal sa loob lamang ng 3 araw, ang mga silikon na karbida ng kristal ay nangangailangan ng 7 araw, na nagreresulta sa likas na mas mababang kahusayan ng produksyon at malubhang limitadong output.

Sa kabilang banda, ang mga parameter para saSilicon carbide epitaxial growthay lubos na mahigpit, kabilang ang pagganap ng sealing sealing, katatagan ng presyon ng silid ng reaksyon, tumpak na kontrol ng oras ng pagpapakilala ng gas, tumpak na ratio ng gas, at mahigpit na pamamahala ng temperatura ng pag -aalis. Lalo na habang tumataas ang mga rating ng boltahe ng aparato, ang kahirapan sa pagkontrol sa mga pangunahing mga parameter ng wafer ng epitaxial ay makabuluhang tumataas. Bilang karagdagan, habang tumataas ang kapal ng epitaxial layer, tinitiyak ang pantay na resistivity habang pinapanatili ang kapal at pagbabawas ng density ng depekto ay naging isa pang pangunahing hamon.

Sa sistema ng elektrikal na kontrol, ang pagsasama ng mataas na katumpakan ng mga sensor at actuators ay kinakailangan upang matiyak na ang lahat ng mga parameter ay tumpak at stably regulated. Ang pag-optimize ng mga algorithm ng control ay kritikal din, dahil dapat nilang ayusin ang mga diskarte sa kontrol sa real-time batay sa mga signal ng feedback upang umangkop sa iba't ibang mga pagbabago sa panahon ng proseso ng paglago ng epitaxial ng silikon.

Mga pangunahing hamon sa paggawa ng substrate ng SIC:

Mula sa supply side, para saSic crystal growth furnaces, dahil sa mga kadahilanan tulad ng mga mahahabang siklo ng sertipikasyon ng kagamitan, mataas na gastos na nauugnay sa paglipat ng mga supplier, at mga panganib sa katatagan, ang mga domestic supplier ay hindi pa nagbibigay ng kagamitan sa mga tagagawa ng pang -internasyonal na pangunahing sic. Kabilang sa mga ito, ang internasyonal na nangungunang mga tagagawa ng karbida ng silikon tulad ng Wolfspeed, Coherent, at Rohm ay pangunahing gumagamit ng mga kagamitan sa paglago ng kristal na binuo at gumawa ng in-house, habang ang iba pang international mainstream silikon na mga tagagawa ng substrate ay pangunahing bumili ng mga kagamitan sa paglago ng kristal mula sa Aleman PVA Tepla at Japanese Nissin Kikai Co., Ltd.