Silisyum Karbür Kristal Büyütme Fırınlarındaki Teknik Zorluklar

Silisyum karbür (SiC) kristal büyütme fırınları,SiC gofretüretme. Geleneksel silikon kristal büyütme fırınlarıyla benzerlikleri paylaşan SiC fırınları, malzemenin aşırı büyüme koşulları ve karmaşık kusur oluşum mekanizmaları nedeniyle benzersiz zorluklarla karşı karşıyadır. Bu zorluklar genel olarak iki alana ayrılabilir: kristal büyümesi ve epitaksiyel büyüme.

Kristal Büyüme Zorlukları:

SiC kristal büyümesi, yüksek sıcaklıktaki kapalı bir ortamda hassas kontrol gerektirir, bu da izleme ve proses kontrolünü son derece zorlaştırır. Temel zorluklar şunları içerir:

(1) Termal Alan Kontrolü: Kapalı, yüksek sıcaklık bölmesinde sabit ve tekdüze bir sıcaklık profilini korumak çok önemlidir, ancak son derece zordur. Silikon için kullanılan kontrol edilebilir eriyik büyüme proseslerinin aksine, SiC kristal büyümesi 2.000°C'nin üzerinde meydana gelir ve gerçek zamanlı izleme ve ayarlamayı neredeyse imkansız hale getirir. İstenilen kristal özelliklerinin elde edilmesinde hassas sıcaklık kontrolü çok önemlidir.

(2) Politip ve Kusur Kontrolü: Büyüme süreci, her biri kristal kalitesini etkileyen mikropipler (MP'ler), politip kapanımları ve dislokasyonlar gibi kusurlara karşı oldukça hassastır. Birkaç mikron büyüklüğündeki delici kusurlara sahip MP'ler, özellikle cihazın performansına zarar verir. SiC'nin 200'den fazla politipi mevcuttur ve yalnızca 4H yapısı yarı iletken uygulamalara uygundur. Stokiyometriyi, sıcaklık gradyanlarını, büyüme hızını ve gaz akışı dinamiklerini kontrol etmek, politip kapanımlarını en aza indirmek için gereklidir. Ayrıca, büyüme odası içindeki termal gradyanlar doğal strese neden olabilir ve bu da daha sonraki epitaksi ve cihaz performansını etkileyen çeşitli dislokasyonlara (bazal düzlem dislokasyonları (BPD'ler), diş açma vidası dislokasyonları (TSD'ler), diş açma kenarı dislokasyonlarına (TED'ler)) yol açabilir.

(3) Safsızlık Kontrolü: Kesin doping profillerine ulaşmak, dış safsızlıklar üzerinde titiz bir kontrol gerektirir. İstenmeyen herhangi bir kirlenme, son kristalin elektriksel özelliklerini önemli ölçüde değiştirebilir.

(4) Yavaş Büyüme Hızı: SiC kristal büyümesi, silikonla karşılaştırıldığında doğası gereği yavaştır. Bir silikon külçe 3 günde büyütülebilirken, SiC 7 gün veya daha fazlasını gerektirir ve bu da üretim verimliliğini ve çıktıyı önemli ölçüde etkiler.

Epitaksiyel Büyüme Zorlukları:

Cihaz yapılarını oluşturmak için çok önemli olan SiC epitaksiyel büyümesi, proses parametreleri üzerinde daha sıkı kontrol gerektirir:

Yüksek Hassasiyetli Kontrol:Odanın hermetikliği, basınç stabilitesi, hassas gaz dağıtım zamanlaması ve bileşimi ve sıkı sıcaklık kontrolü, istenen epitaksiyel katman özelliklerine ulaşmak için kritik öneme sahiptir. Bu talepler, artan cihaz voltajı gereksinimleriyle daha da katı hale geliyor.

Tekdüzelik ve Kusur Yoğunluğu:Daha kalın epitaksiyel katmanlarda eşit direnç ve düşük kusur yoğunluğunun korunması önemli bir zorluk teşkil etmektedir.

Gelişmiş Kontrol Sistemleri:Yüksek hassasiyetli sensörlere ve aktüatörlere sahip gelişmiş elektromekanik kontrol sistemleri, doğru ve istikrarlı parametre düzenlemesi için çok önemlidir. Süreç geri bildirimine dayalı olarak gerçek zamanlı ayarlama yapabilen gelişmiş kontrol algoritmaları, SiC epitaksiyel büyümesinin karmaşıklıklarında gezinmek için gereklidir.

Bu teknik engellerin aşılması, SiC teknolojisinin tüm potansiyelinin ortaya çıkarılması açısından çok önemlidir. Fırın tasarımı, proses kontrolü ve yerinde izleme tekniklerinde devam eden ilerlemeler, bu gelecek vaat eden malzemenin yüksek performanslı elektroniklerde yaygın olarak benimsenmesini sağlamak için hayati öneme sahiptir.**