ສິ່ງທ້າທາຍດ້ານເຕັກນິກໃນ Silicon Carbide Crystal Growth Furnaces

Silicon carbide (SiC) ໄປເຊຍກັນ furnaces ການຂະຫຍາຍຕົວເປັນພື້ນຖານຂອງSiC waferການຜະລິດ. ໃນຂະນະທີ່ແບ່ງປັນຄວາມຄ້າຍຄືກັນກັບເຕົາເຜົາການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຊິລິໂຄນແບບດັ້ງເດີມ, SiC furnaces ປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍທີ່ເປັນເອກະລັກເນື່ອງຈາກເງື່ອນໄຂການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ຮຸນແຮງຂອງວັດສະດຸແລະກົນໄກການສ້າງຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ສັບສົນ. ສິ່ງທ້າທາຍເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຖືກຈັດປະເພດຢ່າງກວ້າງຂວາງເປັນສອງຂົງເຂດ: ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນແລະການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial.

ສິ່ງທ້າທາຍການເຕີບໂຕຂອງ Crystal:

ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ຕ້ອງການການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນກ່ຽວກັບອຸນຫະພູມສູງ, ສະພາບແວດລ້ອມປິດລ້ອມ, ເຮັດໃຫ້ການຕິດຕາມແລະການຄວບຄຸມຂະບວນການມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກເປັນພິເສດ. ສິ່ງທ້າທາຍຕົ້ນຕໍລວມມີ:

(1) ການຄວບຄຸມພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ: ການຮັກສາໂປຣໄຟລ໌ອຸນຫະພູມທີ່ຫມັ້ນຄົງແລະເປັນເອກະພາບພາຍໃນຫ້ອງທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງທີ່ຜະນຶກເຂົ້າກັນແມ່ນສໍາຄັນແຕ່ເປັນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສຸດ. ບໍ່ເຫມືອນກັບຂະບວນການລະລາຍທີ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ທີ່ໃຊ້ສໍາລັບຊິລິໂຄນ, ການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຜລຶກ SiC ເກີດຂຶ້ນສູງກວ່າ 2,000 ° C, ເຮັດໃຫ້ການຕິດຕາມແລະການປັບຕົວໃນເວລາຈິງເກືອບເປັນໄປບໍ່ໄດ້. ການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ຊັດເຈນແມ່ນສໍາຄັນທີ່ສຸດເພື່ອບັນລຸຄຸນສົມບັດໄປເຊຍກັນທີ່ຕ້ອງການ.

(2) ການຄວບຄຸມ polytype ແລະຂໍ້ບົກພ່ອງ: ຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວແມ່ນມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງຕໍ່ກັບຂໍ້ບົກພ່ອງເຊັ່ນ micropipes (MPs), polytypes inclusions, ແລະ dislocations, ແຕ່ລະຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນ. MPs, penetrating ຜິດປົກກະຕິຫຼາຍ microns ໃນຂະຫນາດ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ປະສິດທິພາບອຸປະກອນ. SiC ມີຢູ່ໃນຫຼາຍກວ່າ 200 polytypes, ມີພຽງແຕ່ໂຄງສ້າງ 4H ທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ semiconductor. ການ​ຄວບ​ຄຸມ stoichiometry, gradients ອຸນ​ຫະ​ພູມ, ອັດ​ຕາ​ການ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຕົວ, ແລະ​ນະ​ໂຍ​ບາຍ​ດ້ານ​ການ​ໄຫຼ​ອາຍ​ແກ​ັ​ສ​ເປັນ​ສິ່ງ​ຈໍາ​ເປັນ​ເພື່ອ​ຫຼຸດ​ຜ່ອນ​ການ​ລວມ polytypes. ນອກຈາກນັ້ນ, ລະດັບຄວາມຮ້ອນພາຍໃນຫ້ອງການຂະຫຍາຍຕົວສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກົດດັນພື້ນເມືອງ, ນໍາໄປສູ່ການ dislocations ຕ່າງໆ (BPDs), threading screw dislocations (TSDs), threading edge dislocations (TEDs)) ທີ່ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ epitaxy ຕໍ່ມາແລະປະສິດທິພາບອຸປະກອນ.

(3) ການຄວບຄຸມຄວາມບໍ່ສະອາດ: ການບັນລຸໂປຣໄຟລ doping ທີ່ຊັດເຈນຈໍາເປັນຕ້ອງມີການຄວບຄຸມຢ່າງພິຖີພິຖັນໃນໄລຍະ impurities ພາຍນອກ. ການປົນເປື້ອນໃດໆທີ່ບໍ່ໄດ້ຕັ້ງໃຈສາມາດປ່ຽນແປງຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າຂອງໄປເຊຍກັນສຸດທ້າຍໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

(4) ອັດຕາການເຕີບໂຕຊ້າ: ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ແມ່ນຊ້າລົງເມື່ອປຽບທຽບກັບຊິລິໂຄນ. ໃນຂະນະທີ່ຊິລິໂຄນສາມາດປູກໄດ້ໃນ 3 ມື້, SiC ຕ້ອງການ 7 ມື້ຫຼືຫຼາຍກວ່ານັ້ນ, ມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ປະສິດທິພາບການຜະລິດແລະຜົນຜະລິດ.

ສິ່ງທ້າທາຍການຂະຫຍາຍຕົວ Epitaxial:

ການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial SiC, ສໍາຄັນສໍາລັບການສ້າງໂຄງສ້າງອຸປະກອນ, ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຄວບຄຸມທີ່ເຂັ້ມງວດກວ່າຕົວກໍານົດການຂະບວນການ:

ການຄວບຄຸມຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ:Chamber hermeticity, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມກົດດັນ, ກໍານົດເວລາການຈັດສົ່ງອາຍແກັສທີ່ຊັດເຈນແລະອົງປະກອບ, ແລະການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ເຄັ່ງຄັດແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການບັນລຸຄຸນສົມບັດຂອງຊັ້ນ epitaxial ທີ່ຕ້ອງການ. ຄວາມຕ້ອງການເຫຼົ່ານີ້ກາຍເປັນຄວາມເຂັ້ມງວດຫຼາຍຂຶ້ນກັບຄວາມຕ້ອງການແຮງດັນຂອງອຸປະກອນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ.

ຄວາມຫນາແຫນ້ນແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງເອກະພາບ:ການຮັກສາຄວາມຕ້ານທານທີ່ເປັນເອກະພາບແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງຕ່ໍາໃນຊັ້ນ epitaxial ທີ່ຫນາແມ່ນເປັນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສໍາຄັນ.

ລະບົບການຄວບຄຸມຂັ້ນສູງ:ລະບົບການຄວບຄຸມກົນຈັກໄຟຟ້າທີ່ຊັບຊ້ອນທີ່ມີເຊັນເຊີທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງແລະຕົວກະຕຸ້ນແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບລະບຽບການພາລາມິເຕີທີ່ຖືກຕ້ອງແລະຫມັ້ນຄົງ. ສູດການຄິດໄລ່ການຄວບຄຸມແບບພິເສດທີ່ສາມາດປັບຕົວໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງໂດຍອີງໃສ່ຄໍາຄຶດຄໍາເຫັນຂອງຂະບວນການແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອຄົ້ນຫາຄວາມສັບສົນຂອງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ SiC epitaxial.

ການເອົາຊະນະອຸປະສັກທາງດ້ານເຕັກນິກເຫຼົ່ານີ້ເປັນສິ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບການປົດລັອກທ່າແຮງອັນເຕັມທີ່ຂອງເຕັກໂນໂລຢີ SiC. ຄວາມກ້າວຫນ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນການອອກແບບ furnace, ການຄວບຄຸມຂະບວນການ, ແລະເຕັກນິກການຕິດຕາມກວດກາຢູ່ໃນສະຖານທີ່ແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການຂັບລົດການຮັບຮອງເອົາຢ່າງກວ້າງຂວາງຂອງອຸປະກອນການທີ່ມີທ່າແຮງນີ້ໃນເອເລັກໂຕຣນິກປະສິດທິພາບສູງ.**