Erronka teknikoak Silizio Karburozko Kristal Hazkuntza Labeetan

Silizio karburoa (SiC) kristal hazteko labeak dira oinarriaSiC ostiaekoizpena. Silizio kristalezko hazteko labe tradizionalekin antzekotasunak partekatzen dituzten bitartean, SiC labeek erronka bereziak dituzte materialaren muturreko hazkuntza-baldintzen eta akatsak sortzeko mekanismo konplexuen ondorioz. Erronka hauek bi eremutan sailka daitezke: kristalen hazkundea eta hazkunde epitaxiala.

Kristalaren hazkundearen erronkak:

SiC kristalen hazkuntzak tenperatura altuko ingurune itxi baten gaineko kontrol zehatza eskatzen du, monitorizazioa eta prozesuaren kontrola izugarri zailduz. Funtsezko erronkak hauek dira:

(1) Eremu termikoa kontrola: tenperatura-profil egonkorra eta uniformea ​​mantentzea, tenperatura altuko ganbera itxian, funtsezkoa da, baina oso zaila da. Siliziorako erabiltzen diren urtze-hazkunde kontrolagarrien prozesuetan ez bezala, SiC kristalen hazkundea 2.000 °C-tik gora gertatzen da, denbora errealeko jarraipena eta doikuntza ia ezinezkoa eginez. Tenperaturaren kontrola zehatza funtsezkoa da nahi diren kristalen propietateak lortzeko.

(2) Politipo eta akatsen kontrola: hazkuntza-prozesua mikrotutuak (MPs), politipo-inklusioak eta dislokazioak bezalako akatsak jasaten ditu, bakoitzak kristalaren kalitatea eragiten du. MPak, hainbat mikrako tamainako akats sarkorrak, bereziki kaltegarriak dira gailuaren errendimenduari. SiC 200 politipo baino gehiagotan dago, erdieroaleen aplikazioetarako egokia den 4H egitura soilik. Estekiometria, tenperatura gradienteak, hazkunde-tasa eta gas-fluxuaren dinamika kontrolatzea ezinbestekoa da politipo-inklusioak minimizatzeko. Gainera, hazkuntza-ganberaren barruko gradiente termikoek estres naturala eragin dezakete, ondorengo epitaxia eta gailuaren errendimenduan eragina duten hainbat dislokazio (plano basalaren dislokazioak (BPD), harizketen torlojuen dislokazioak (TSD), harizketen ertzaren dislokazioak (TED)).

(3) Ezpurutasun-kontrola: Dopin-profil zehatzak lortzeak kanpoko ezpurutasunen kontrol zorrotza behar du. Nahi gabeko edozein kutsadurak nabarmen alda ditzake azken kristalaren propietate elektrikoak.

(4) Hazkunde-tasa motela: SiC kristalaren hazkundea berez motela da silizioarekin alderatuta. Siliziozko lingote bat 3 egunetan hazi daitekeen arren, SiC-k 7 egun edo gehiago behar ditu, ekoizpen-eraginkortasuna eta ekoizpena nabarmen eraginez.

Hazkunde epitaxialaren erronkak:

SiC epitaxia-hazkundeak, funtsezkoa gailuen egiturak osatzeko, prozesuaren parametroen kontrol are zorrotzagoa eskatzen du:

Zehaztasun handiko kontrola:Ganberaren hermetikotasuna, presio-egonkortasuna, gasa emateko denbora eta konposizio zehatza eta tenperatura-kontrol zorrotza funtsezkoak dira nahi diren geruza epitaxialaren propietateak lortzeko. Eskakizun hauek are zorrotzagoak bihurtzen dira gailuaren tentsio-eskakizunak gero eta handiagoak diren heinean.

Uniformetasuna eta akatsen dentsitatea:Geruza epitaxial lodiagoetan erresistentzia uniformea ​​eta akatsen dentsitate baxua mantentzeak erronka garrantzitsua dakar.

Kontrol sistema aurreratuak:Zehaztasun handiko sentsoreak eta eragingailuak dituzten kontrol elektromekaniko-sistema sofistikatuak funtsezkoak dira parametroen erregulazio zehatz eta egonkorra lortzeko. Prozesuaren feedbackean oinarrituta denbora errealean doitzeko gai diren kontrol-algoritmo aurreratuak ezinbestekoak dira SiC epitaxiaren hazkundearen konplexutasunean nabigatzeko.

Oztopo tekniko hauek gainditzea ezinbestekoa da SiC teknologiaren potentzial osoa desblokeatzeko. Labearen diseinuan, prozesuen kontrolan eta in situ monitorizatzeko tekniketan etengabeko aurrerapenak ezinbestekoak dira errendimendu handiko elektronikan itxaropen handiko material hau hedatu ahal izateko.**