Mga Teknikal na Hamon sa Silicon Carbide Crystal Growth Furnace

Silicon carbide (SiC) crystal growth furnaces ay ang pundasyon ngSiC waferproduksyon. Habang nagbabahagi ng mga pagkakatulad sa mga tradisyonal na silicon crystal growth furnace, ang mga SiC furnace ay nahaharap sa mga natatanging hamon dahil sa matinding kondisyon ng paglago ng materyal at mga kumplikadong mekanismo ng pagbuo ng depekto. Ang mga hamon na ito ay maaaring malawak na ikategorya sa dalawang lugar: paglaki ng kristal at paglago ng epitaxial.

Mga Hamon sa Paglago ng Crystal:

Ang paglago ng kristal ng SiC ay nangangailangan ng tumpak na kontrol sa isang mataas na temperatura, nakapaloob na kapaligiran, na ginagawang lubhang mahirap ang pagsubaybay at pagkontrol sa proseso. Kabilang sa mga pangunahing hamon ang:

(1) Thermal Field Control: Ang pagpapanatili ng isang matatag at pare-parehong profile ng temperatura sa loob ng selyadong, mataas na temperatura na silid ay mahalaga ngunit lubhang mapaghamong. Hindi tulad ng nakokontrol na mga proseso ng pagtunaw na ginagamit para sa silicon, ang paglaki ng kristal ng SiC ay nangyayari sa itaas ng 2,000°C, na ginagawang halos imposible ang real-time na pagsubaybay at pagsasaayos. Ang tumpak na kontrol sa temperatura ay pinakamahalaga sa pagkamit ng ninanais na mga katangian ng kristal.

(2) Polytype at Defect Control: Ang proseso ng paglago ay lubhang madaling kapitan ng mga depekto tulad ng micropipes (MPs), polytype inclusions, at dislocations, na ang bawat isa ay nakakaapekto sa kalidad ng kristal. Ang mga MP, na tumatagos sa mga depekto na ilang micron ang laki, ay partikular na nakapipinsala sa pagganap ng device. Ang SiC ay umiiral sa mahigit 200 polytypes, na may 4H na istraktura lamang na angkop para sa mga aplikasyon ng semiconductor. Ang pagkontrol sa stoichiometry, temperature gradients, growth rate, at gas flow dynamics ay mahalaga para mabawasan ang polytype inclusions. Higit pa rito, ang mga thermal gradient sa loob ng growth chamber ay maaaring magdulot ng katutubong stress, na humahantong sa iba't ibang dislokasyon (basal plane dislocations (BPDs), threading screw dislocations (TSDs), threading edge dislocations (TEDs)) na nakakaapekto sa kasunod na epitaxy at performance ng device.

(3) Pagkontrol sa Impurity: Ang pagkamit ng tumpak na mga profile ng doping ay nangangailangan ng masusing kontrol sa mga panlabas na dumi. Anumang hindi sinasadyang kontaminasyon ay maaaring makabuluhang baguhin ang mga de-koryenteng katangian ng panghuling kristal.

(4) Mabagal na Rate ng Paglago: Ang paglaki ng kristal ng SiC ay likas na mabagal kumpara sa silikon. Habang ang isang silicon ingot ay maaaring lumaki sa loob ng 3 araw, ang SiC ay nangangailangan ng 7 araw o higit pa, na makabuluhang nakakaapekto sa kahusayan at output ng produksyon.

Mga Hamon sa Paglago ng Epitaxial:

Ang paglago ng epitaxial ng SiC, na mahalaga para sa pagbuo ng mga istruktura ng device, ay nangangailangan ng mas mahigpit na kontrol sa mga parameter ng proseso:

High-Precision Control:Ang hermeticity ng silid, katatagan ng presyon, tumpak na timing at komposisyon ng paghahatid ng gas, at mahigpit na kontrol sa temperatura ay kritikal para sa pagkamit ng ninanais na mga katangian ng epitaxial layer. Ang mga kahilingang ito ay nagiging mas mahigpit sa pagtaas ng mga kinakailangan sa boltahe ng device.

Pagkakapareho at Densidad ng Depekto:Ang pagpapanatili ng pare-parehong resistivity at mababang density ng depekto sa mas makapal na epitaxial layer ay nagpapakita ng isang malaking hamon.

Advanced na Control System:Ang mga sopistikadong electromechanical control system na may mga high-precision na sensor at actuator ay mahalaga para sa tumpak at matatag na regulasyon ng parameter. Ang mga advanced na algorithm ng kontrol na may kakayahang real-time na pagsasaayos batay sa feedback ng proseso ay mahalaga upang i-navigate ang mga kumplikado ng SiC epitaxial growth.

Ang pagtagumpayan sa mga teknikal na hadlang na ito ay mahalaga para ma-unlock ang buong potensyal ng teknolohiya ng SiC. Ang mga patuloy na pagsulong sa disenyo ng furnace, kontrol sa proseso, at in-situ na mga diskarte sa pagsubaybay ay mahalaga para sa paghimok ng malawakang paggamit ng promising na materyal na ito sa high-performance na electronics.**