실리콘카바이드(SiC) 결정성장로

결정 성장은 생산의 핵심 링크입니다.실리콘 카바이드 기판, 핵심 장비는 결정 성장로입니다. 전통적인 결정질 실리콘 등급 결정 성장로와 유사하게, 노 구조는 그다지 복잡하지 않으며 주로 노 본체, 가열 시스템, 코일 전달 메커니즘, 진공 획득 및 측정 시스템, 가스 경로 시스템, 냉각 시스템으로 구성됩니다. , 제어 시스템 등. 그중 열장 및 공정 조건에 따라 품질, 크기, 전도성 및 기타 주요 지표가 결정됩니다.실리콘 카바이드 결정.

성장하는 동안의 온도탄화 규소 결정매우 높고 모니터링할 수 없으므로 가장 큰 어려움은 프로세스 자체에 있습니다.

(1) 열장 제어가 어렵습니다. 폐쇄된 고온 공동의 모니터링은 어렵고 제어할 수 없습니다. 자동화 수준이 높고 결정 성장 과정을 관찰 및 제어할 수 있는 기존의 실리콘 기반 솔루션인 초크랄스키(Czochralski) 결정 성장 장비와 달리 탄화규소 결정은 2,000°C 이상의 고온에서 밀폐된 공간에서 성장하며, 생산 중에 성장 온도를 정밀하게 제어해야 합니다. , 온도 조절이 어렵습니다.

(2) 결정 형태 제어가 어렵다. 미세소관, 다형 내포물, 전위 등의 결함은 성장 과정에서 발생하기 쉽고 서로 상호 작용하고 진화한다. 마이크로파이프(MP)는 크기가 수 마이크론에서 수십 마이크론에 이르는 관통 결함이며 장치의 킬러 결함입니다. 탄화규소 단결정은 200개 이상의 서로 다른 결정 형태를 포함하고 있지만 소수의 결정 구조(4H형)만이 생산에 필요한 반도체 소재이다. 성장 과정에서 결정 변태가 일어나기 쉽고 다형 개재물 결함이 발생합니다. 따라서 실리콘-탄소 비율, 성장 온도 구배, 결정 성장 속도, 공기 흐름 압력 등의 매개변수를 정확하게 제어하는 ​​것이 필요합니다. 또한 탄화규소 단결정 성장 열장에는 온도 구배가 있어 결정 중에 고유 내부 응력 및 그에 따른 전위(기저면 전위 BPD, 나사 전위 TSD, 가장자리 전위 TED)와 같은 결함이 존재하게 됩니다. 성장 과정은 후속 에피택시와 장치에 영향을 미칩니다. 품질과 성능.

(3) 도핑 제어가 어렵다. 방향성 도핑된 전도성 결정을 얻기 위해서는 외부 불순물의 도입을 엄격하게 제어해야 한다.

(4) 느린 성장 속도: 탄화 규소의 결정 성장 속도는 매우 느립니다. 전통적인 실리콘 소재가 수정 ​​막대로 성장하는 데는 3일밖에 걸리지 않는 반면, 탄화 규소 수정 막대의 경우 7일이 걸립니다. 이는 탄화규소의 생산 효율을 자연적으로 감소시키는 결과를 가져온다. 더 낮으면 출력이 매우 제한됩니다.

반면, 탄화규소 에피택셜 성장의 매개변수는 장비의 기밀성, 반응 챔버의 압력 안정성, 가스 도입 시간의 정밀한 제어, 가스 비율의 정확성 및 엄격한 조건을 포함하여 매우 까다롭습니다. 증착 온도 관리. 특히 장치의 전압 레벨이 증가함에 따라 에피택셜 웨이퍼의 핵심 매개변수를 제어하는 ​​어려움이 크게 증가합니다.

또한, 에피택셜층의 두께가 증가함에 따라 어떻게 비저항의 균일성을 제어하고, 두께를 확보하면서 결함밀도를 감소시키는 것이 또 다른 주요 과제가 되었다. 전기 제어 시스템에서는 다양한 매개변수를 정확하고 안정적으로 조절할 수 있도록 고정밀 센서와 액추에이터를 통합해야 합니다. 동시에 제어 알고리즘의 최적화도 중요합니다. 탄화규소 에피택셜 성장 공정의 다양한 변화에 적응하려면 실시간 피드백 신호를 기반으로 제어 전략을 조정할 수 있어야 합니다.

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