SiC晶體生長進(jìn)入電阻爐時(shí)代！

來源： 化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)

Source：恒普科技

據(jù)了解，國內(nèi)SiC晶體生長爐基本都是采用感應(yīng)發(fā)熱的方式，感應(yīng)發(fā)熱晶體生長爐設(shè)備具有投資低、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)便利、熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，已被行業(yè)廣泛使用。但是，受制于有些技術(shù)難點(diǎn)，其性能難以進(jìn)一步提高，主要包括：由于趨膚效應(yīng)，均勻熱場(chǎng)建立難度高，熱場(chǎng)的溫度容易受到外部環(huán)境的擾動(dòng)，難以修正由于晶體生長和原料分解等參數(shù)變化帶來的內(nèi)部擾動(dòng)，并且工藝參數(shù)強(qiáng)深度耦合，控制難度高。

在碳化硅8英寸時(shí)代到來之際，隨著坩堝的直徑增長，感應(yīng)線圈只能加熱坩堝的表面，不同位置的徑向溫度梯度都會(huì)隨之增大，而這樣的參數(shù)變化不適合大直徑的晶體生長，對(duì)于原料分解、晶體面型、熱應(yīng)力帶來的復(fù)雜缺陷的調(diào)節(jié)方面都面臨挑戰(zhàn)。

為解決行業(yè)痛點(diǎn)，恒普科技推出了以【軸徑分離】*為核心技術(shù)，石墨發(fā)熱的SiC晶體生長技術(shù)平臺(tái)，與【新工藝】* 組合，更優(yōu)化地解決晶體的長大、長快、長厚的行業(yè)核心需求。

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據(jù)介紹，新一代石墨發(fā)熱晶體生長爐，在籽晶徑向區(qū)域主動(dòng)調(diào)節(jié)其區(qū)域溫度，軸向溫度通過料區(qū)熱場(chǎng)調(diào)節(jié)其區(qū)域溫度，從而實(shí)現(xiàn)【軸徑分離】。

晶體生長時(shí)，隨著厚度的增加，籽晶區(qū)域熱容發(fā)生變化，熱導(dǎo)也會(huì)發(fā)生很大的變化，這些參數(shù)的變化都會(huì)影響到籽晶區(qū)域的溫度，由于籽晶區(qū)域有徑向平面的發(fā)熱體，可以主動(dòng)調(diào)節(jié)徑向平面的溫度，實(shí)現(xiàn)徑向平面的可控?zé)崃可⑹?。隨著原料分解，料的導(dǎo)熱率發(fā)生變化（注：二次傳質(zhì)的舊工藝），且在料的上部結(jié)晶，料區(qū)熱場(chǎng)根據(jù)料的狀態(tài)可以主動(dòng)調(diào)節(jié)料區(qū)溫度。

設(shè)定生長工藝時(shí)，只需要直接設(shè)定籽晶區(qū)域溫度曲線，和軸向溫度梯度溫度曲線，“所見即所得”，降低了工藝耦合的難度和避免了工藝黑箱。

并且，實(shí)現(xiàn)【軸徑分離】需要精準(zhǔn)對(duì)溫度進(jìn)行控制，而不能采用傳統(tǒng)的功率控制，所以新爐型標(biāo)準(zhǔn)配備了【溫度閉環(huán)控制】，全程長晶工藝采用溫度控制。

【軸徑分離】與【新工藝】完美結(jié)合，是新一代2.0版SiC電阻晶體生長爐的技術(shù)亮點(diǎn)，【新工藝】采用一次傳質(zhì)熱場(chǎng)，讓物質(zhì)流實(shí)現(xiàn)基本恒定，配合【軸徑分離】的精準(zhǔn)區(qū)域溫度控制技術(shù)，更優(yōu)化地解決晶體的長大、長快、長厚的行業(yè)需求。

另值得關(guān)注的是，石墨熱場(chǎng)發(fā)熱的晶體生長爐具有一些天然的優(yōu)勢(shì)：a、溫度的穩(wěn)定性；b、過程的重復(fù)性；c、溫度場(chǎng)的可控性，因此更適合于大尺寸碳化硅SiC晶體的生長，如：8英寸。

Source：恒普科技

新技術(shù)平臺(tái)部分功能詳解

軸徑分離

是指軸向溫度梯度與徑向溫度不存在強(qiáng)耦合，可以對(duì)軸向溫度梯度和徑向溫度分別進(jìn)行高精度控制。是解決晶體快速生長的核心技術(shù)一。

新工藝

采用一次傳質(zhì)的新熱場(chǎng)，傳質(zhì)效率提高且穩(wěn)定，降低再結(jié)晶影響（避免二次傳質(zhì)），有效降低了微管或其它晶體缺陷。生長后期，降低碳包裹物的影響，在滿足晶體質(zhì)量的前提下，將晶體厚度大幅增加。

溫度閉環(huán)控制

SiC晶體在2000℃以上的高溫下生長，對(duì)溫度的穩(wěn)定性要求極高，但由于SiC粉料揮發(fā)等原因，無法做到對(duì)溫度的精準(zhǔn)測(cè)量，導(dǎo)致晶體生長時(shí)無法進(jìn)行溫度控制，而是采用功率控制，恒普科技采用創(chuàng)新的溫度測(cè)量方法，能將溫度的測(cè)量精度大幅度提高并保持高度穩(wěn)定，能夠在晶體生長的全周期采用溫度控制。

高精度壓力控制

SiC晶體在2000℃以上的高溫下生長，對(duì)溫度的穩(wěn)定性要求極高，但由于SiC粉料揮發(fā)等原因，無法做到對(duì)溫度的精準(zhǔn)測(cè)量，導(dǎo)致晶體生長時(shí)無法進(jìn)行溫度控制，而是采用功率控制，恒普科技采用創(chuàng)新的溫度測(cè)量方法，能將溫度的測(cè)量精度大幅度提高并保持高度穩(wěn)定，能夠在晶體生長的全周期采用溫度控制。

其他特點(diǎn)

全尺寸（6英寸和8英寸）；緊湊熱場(chǎng)設(shè)計(jì)，能耗大幅降低；占地面積小，適合于大批量擺放。