실리콘 카바이드 결정 성장로의 기술적 과제

탄화규소(SiC) 결정 성장로는SiC 웨이퍼생산. 기존 실리콘 결정 성장로와 유사점을 공유하는 SiC 용해로는 재료의 극단적인 성장 조건과 복잡한 결함 형성 메커니즘으로 인해 독특한 문제에 직면해 있습니다. 이러한 과제는 크게 결정 성장과 에피택셜 성장이라는 두 가지 영역으로 분류될 수 있습니다.

결정 성장 과제:

SiC 결정 성장은 고온의 밀폐된 환경에 대한 정밀한 제어를 요구하므로 모니터링 및 공정 제어가 매우 어렵습니다. 주요 과제는 다음과 같습니다.

(1) 열장 제어: 밀봉된 고온 챔버 내에서 안정적이고 균일한 온도 프로파일을 유지하는 것이 중요하지만 매우 어렵습니다. 실리콘에 사용되는 제어 가능한 용융 성장 공정과 달리 SiC 결정 성장은 2,000°C 이상에서 발생하므로 실시간 모니터링 및 조정이 거의 불가능합니다. 정확한 온도 제어는 원하는 결정 특성을 달성하는 데 가장 중요합니다.

(2) 다형 및 결함 제어: 성장 공정은 마이크로파이프(MP), 다형 함유물 및 전위와 같은 결함에 매우 민감하며 각각 결정 품질에 영향을 미칩니다. 수 마이크론 크기의 관통 결함인 MP는 특히 장치 성능에 해를 끼칩니다. SiC는 200가지가 넘는 다형으로 존재하며, 4H 구조만 반도체 응용 분야에 적합합니다. 화학양론, 온도 구배, 성장 속도 및 가스 흐름 역학을 제어하는 ​​것은 다형 포함을 최소화하는 데 필수적입니다. 또한, 성장 챔버 내의 열 구배는 고유 응력을 유발하여 후속 에피택시 및 장치 성능에 영향을 미치는 다양한 전위(기저면 전위(BPD), 스레딩 나사 전위(TSD), 스레딩 가장자리 전위(TED))로 이어질 수 있습니다.

(3) 불순물 제어: 정밀한 도핑 프로파일을 달성하려면 외부 불순물에 대한 세심한 제어가 필요합니다. 의도하지 않은 오염으로 인해 최종 결정의 전기적 특성이 크게 변경될 수 있습니다.

(4) 느린 성장 속도: SiC 결정 성장은 본질적으로 실리콘에 비해 느립니다. 실리콘 잉곳은 3일 안에 성장할 수 있지만 SiC는 7일 이상이 필요하므로 생산 효율성과 생산량에 큰 영향을 미칩니다.

에피택시 성장 과제:

장치 구조 형성에 중요한 SiC 에피택셜 성장에는 공정 매개변수에 대한 더욱 엄격한 제어가 필요합니다.

고정밀 제어:챔버 밀폐성, 압력 안정성, 정확한 가스 전달 타이밍 및 구성, 엄격한 온도 제어는 원하는 에피택셜 층 특성을 달성하는 데 중요합니다. 이러한 요구 사항은 장치 전압 요구 사항이 증가함에 따라 더욱 엄격해집니다.

균일성과 결함 밀도:더 두꺼운 에피택셜 층에서 균일한 저항률과 낮은 결함 밀도를 유지하는 것은 중요한 과제입니다.

고급 제어 시스템:고정밀 센서와 액추에이터를 갖춘 정교한 전기 기계 제어 시스템은 정확하고 안정적인 매개변수 조절에 매우 중요합니다. SiC 에피택셜 성장의 복잡성을 해결하려면 프로세스 피드백을 기반으로 실시간 조정이 가능한 고급 제어 알고리즘이 필수적입니다.

SiC 기술의 잠재력을 최대한 활용하려면 이러한 기술적 장애물을 극복하는 것이 필수적입니다. 고성능 전자 장치에 이 유망 소재를 널리 채택하려면 용광로 설계, 공정 제어 및 현장 모니터링 기술의 지속적인 발전이 필수적입니다.**