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SiC晶体生长进入电阻炉时代!

发布人:旺材芯片 时间:2022-06-18 来源:工程师 发布文章

来源: 化合物半导体市场


2022年6月,恒普科技推出新一代2.0版SiC电阻晶体生长炉,本次量产推出的炉型是基于恒普上一代6、8英寸电阻炉的全新版本,积极对应市场对SiC电阻晶体生长炉的行业需求。


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Source:恒普科技


据了解,国内SiC晶体生长炉基本都是采用感应发热的方式,感应发热晶体生长炉设备具有投资低、结构简单、维护便利、热效率高等优点,已被行业广泛使用。但是,受制于有些技术难点,其性能难以进一步提高,主要包括:由于趋肤效应,均匀热场建立难度高,热场的温度容易受到外部环境的扰动,难以修正由于晶体生长和原料分解等参数变化带来的内部扰动,并且工艺参数强深度耦合,控制难度高。


在碳化硅8英寸时代到来之际,随着坩埚的直径增长,感应线圈只能加热坩埚的表面,不同位置的径向温度梯度都会随之增大,而这样的参数变化不适合大直径的晶体生长,对于原料分解、晶体面型、热应力带来的复杂缺陷的调节方面都面临挑战。


为解决行业痛点,恒普科技推出了以【轴径分离】*为核心技术,石墨发热的SiC晶体生长技术平台,与【新工艺】* 组合,更优化地解决晶体的长大、长快、长厚的行业核心需求。


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Source:恒普科技


据介绍,新一代石墨发热晶体生长炉,在籽晶径向区域主动调节其区域温度,轴向温度通过料区热场调节其区域温度,从而实现【轴径分离】


晶体生长时,随着厚度的增加,籽晶区域热容发生变化,热导也会发生很大的变化,这些参数的变化都会影响到籽晶区域的温度,由于籽晶区域有径向平面的发热体,可以主动调节径向平面的温度,实现径向平面的可控热量散失。随着原料分解,料的导热率发生变化(注:二次传质的旧工艺),且在料的上部结晶,料区热场根据料的状态可以主动调节料区温度。


设定生长工艺时,只需要直接设定籽晶区域温度曲线,和轴向温度梯度温度曲线,“所见即所得”,降低了工艺耦合的难度和避免了工艺黑箱。


并且,实现【轴径分离】需要精准对温度进行控制,而不能采用传统的功率控制,所以新炉型标准配备了【温度闭环控制】,全程长晶工艺采用温度控制。


【轴径分离】【新工艺】完美结合,是新一代2.0版SiC电阻晶体生长炉的技术亮点,【新工艺】采用一次传质热场,让物质流实现基本恒定,配合【轴径分离】的精准区域温度控制技术,更优化地解决晶体的长大、长快、长厚的行业需求。


另值得关注的是,石墨热场发热的晶体生长炉具有一些天然的优势:a、温度的稳定性;b、过程的重复性;c、温度场的可控性,因此更适合于大尺寸碳化硅SiC晶体的生长,如:8英寸。


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Source:恒普科技



新技术平台部分功能详解


轴径分离


是指轴向温度梯度与径向温度不存在强耦合,可以对轴向温度梯度和径向温度分别进行高精度控制。是解决晶体快速生长的核心技术一。

新工艺


采用一次传质的新热场,传质效率提高且稳定,降低再结晶影响(避免二次传质),有效降低了微管或其它晶体缺陷。生长后期,降低碳包裹物的影响,在满足晶体质量的前提下,将晶体厚度大幅增加。

温度闭环控制


SiC晶体在2000℃以上的高温下生长,对温度的稳定性要求极高,但由于SiC粉料挥发等原因,无法做到对温度的精准测量,导致晶体生长时无法进行温度控制,而是采用功率控制,恒普科技采用创新的温度测量方法,能将温度的测量精度大幅度提高并保持高度稳定,能够在晶体生长的全周期采用温度控制。

高精度压力控制


SiC晶体在2000℃以上的高温下生长,对温度的稳定性要求极高,但由于SiC粉料挥发等原因,无法做到对温度的精准测量,导致晶体生长时无法进行温度控制,而是采用功率控制,恒普科技采用创新的温度测量方法,能将温度的测量精度大幅度提高并保持高度稳定,能够在晶体生长的全周期采用温度控制。

其他特点


全尺寸(6英寸和8英寸);紧凑热场设计,能耗大幅降低;占地面积小,适合于大批量摆放。


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关键词: SiC晶

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