고품질의 탄화규소 단결정을 제조할 때 주의해야 할 점은 무엇입니까?

현재 탄화규소 단결정을 제조하는 방법에는 주로 물리 기상 수송(PVT), 상층 시드 용액 성장(TSSG), 고온 화학 기상 증착(HT-CVD) 등이 있습니다.

이 중 PVT법은 장비가 간단하고, 운전 제어가 용이하며, 장비 가격과 운전 비용이 저렴하다는 장점이 있어 산업 생산에 널리 사용되는 방법입니다.

1. 탄화규소 분말 도핑 기술

탄화규소 분말에 적정량의 Ce 원소를 도핑하면 4H-SiC 단결정의 안정적인 성장 효과를 얻을 수 있습니다. 실제 실험 결과, 분말에 Ce 원소를 도핑하면 탄화규소 결정의 성장 속도가 빨라지고 결정 성장이 빨라집니다. 또한 탄화규소의 배향을 제어하여 결정 성장 방향을 더욱 단일하고 규칙적으로 만들 수 있습니다. 또한 결정 내 불순물 생성을 억제하고 결함 발생을 줄여 단결정 및 고품질 결정을 얻는 데 도움이 됩니다. 또한 결정 후면의 부식을 억제하고 결정의 단결정 성장 속도를 높일 수 있습니다.

2. 축방향 및 반경방향 온도장 구배 제어 기술

축방향 온도장은 결정 성장 형태와 결정 성장 효율에 주로 영향을 미칩니다. 온도 구배가 너무 작으면 결정 성장 과정에서 불순물이 생성되고, 기체 물질의 수송 속도에도 영향을 미쳐 결정 성장 속도가 감소합니다. 적절한 축방향 및 반경방향 온도 구배는 SiC 결정의 빠른 성장을 촉진하고 결정 품질의 안정성을 유지하는 데 도움이 됩니다.

3. 기저면 전위(BPD) 제어 기술

BPD 결함이 발생하는 주요 원인은 결정 내부의 전단 응력이 SiC 결정의 임계 전단 응력을 초과하여 슬립 시스템이 활성화되기 때문입니다. BPD는 결정 성장 방향에 수직이기 때문에 주로 결정 성장 과정과 이후 결정 냉각 과정에서 발생합니다.

4. 기체상 성분비 조절 제어 기술

결정 성장 과정에서 성장 환경의 탄소-규소 비율과 기체상 성분비를 증가시키는 것은 단결정의 안정적인 성장을 달성하는 효과적인 방법입니다. 높은 탄소-실리콘 비율은 큰 단차 응집을 줄이고 시드 결정 표면의 성장 정보 유전을 유지할 수 있으므로 다형체 생성을 억제할 수 있습니다.

5. 저응력 제어 기술

결정 성장 과정에서 응력이 발생하면 SiC 결정의 내부 결정면이 휘어져 결정 품질이 저하되거나 결정 균열이 발생할 수 있습니다. 또한, 큰 응력은 웨이퍼의 기저면 전위를 증가시킵니다. 이러한 결함은 에피택셜 공정 중 에피택셜층으로 유입되어 이후 소자의 성능에 심각한 영향을 미칩니다.

앞으로 고품질 SiC 단결정 제조 기술은 여러 방향으로 발전할 것입니다.

대형

대형 탄화규소 단결정 제조는 생산 효율을 향상시키고 비용을 절감하는 동시에 고출력 소자의 요구를 충족할 수 있습니다.

고품질

고품질 탄화규소 단결정은 고성능 소자 구현의 핵심입니다. 현재 탄화규소 단결정의 품질은 크게 향상되었지만, 마이크로파이프, 전위, 불순물과 같은 결함은 여전히 ​​존재합니다. 이러한 결함은 소자의 성능과 신뢰성에 영향을 미칩니다.

저비용

탄화규소 단결정의 제조 비용이 높아 일부 분야에서의 적용이 제한적입니다. 탄화규소 단결정의 제조 비용은 성장 공정 최적화, 생산 효율 향상, 그리고 원자재 비용 절감을 통해 절감할 수 있습니다.

지능형

인공지능 및 빅데이터와 같은 기술의 발전으로 탄화규소 결정 성장 기술은 점차 지능화될 것입니다. 센서, 자동 제어 시스템 및 기타 장비를 통해 성장 공정을 실시간으로 모니터링하고 제어하여 성장 공정의 안정성과 제어성을 향상시킬 수 있습니다. 동시에 빅데이터 분석 및 기타 기술을 활용하여 성장 데이터를 분석하고 최적화하여 결정의 품질과 생산 효율을 향상시킬 수 있습니다.

고품질 탄화규소 단결정 제조 기술은 현재 반도체 소재 연구의 핵심 분야 중 하나입니다. 과학기술의 끊임없는 발전에 따라 탄화규소 결정성장 기술은 계속 발전하고 개선되어 고온, 고주파, 고출력 등 분야에서 탄화규소를 응용할 수 있는 더욱 견고한 토대를 제공할 것입니다.