Optimalizált és lefordított tartalom szilícium-karbid epitaxiális növesztő berendezésen

A szilícium-karbid (SiC) hordozók számos olyan hibával rendelkeznek, amelyek megakadályozzák a közvetlen feldolgozást. A chip ostyák létrehozásához egy speciális egykristály filmet kell növeszteni a SiC szubsztrátumon epitaxiális eljárással. Ez a film epitaxiális rétegként ismert. Szinte minden SiC eszköz epitaxiális anyagokon készül, és a kiváló minőségű homoepitaxiális SiC anyagok képezik a SiC eszközök fejlesztésének alapját. Az epitaxiális anyagok teljesítménye közvetlenül meghatározza a SiC eszközök teljesítményét.

A nagy áramerősségű és nagy megbízhatóságú SiC eszközök szigorú követelményeket támasztanak a felületi morfológiával, a hibasűrűséggel, az adalékolás egyenletességével és a vastagság egyenletességével szemben.epitaxiálisanyagokat. A nagy méretű, alacsony hibasűrűségű és nagy egyenletességű SiC epitaxia elérése kritikus fontosságúvá vált a SiC ipar fejlődése szempontjából.

A kiváló minőségű SiC epitaxia előállítása fejlett eljárásokra és berendezésekre támaszkodik. Jelenleg a SiC epitaxiális növekedésének legszélesebb körben használt módszereKémiai gőzlerakódás (CVD).A CVD precíz szabályozást kínál az epitaxiális filmvastagság és az adalékanyag-koncentráció felett, alacsony hibasűrűséget, mérsékelt növekedési sebességet és automatizált folyamatvezérlést kínál, így megbízható technológiát biztosít a sikeres kereskedelmi alkalmazásokhoz.

SiC CVD epitaxiaáltalában melegfalú vagy melegfalú CVD-berendezést alkalmaz. A magas növekedési hőmérséklet (1500-1700°C) biztosítja a 4H-SiC kristályforma fennmaradását. A gázáramlás iránya és a szubsztrátum felülete közötti kapcsolat alapján ezen CVD rendszerek reakciókamrái vízszintes és függőleges szerkezetekre oszthatók.

A SiC epitaxiális kemencék minőségét elsősorban három szempont alapján ítélik meg: epitaxiális növekedési teljesítmény (beleértve a vastagság egyenletességét, az adalékolás egyenletességét, a hibaarányt és a növekedési sebességet), a berendezés hőmérsékleti teljesítménye (beleértve a fűtési/hűtési sebességet, a maximális hőmérsékletet és a hőmérséklet egyenletességét) ), és a költséghatékonyság (beleértve az egységárat és a termelési kapacitást).

Különbségek a SiC epitaxiális növesztőkemencék három típusa között

1. Forró falú vízszintes CVD rendszerek:

-Jellemzők:Általában egylapos, nagy méretű növesztőrendszereket tartalmaznak, amelyeket gázlebegtetéses forgás hajt, és kiváló szeleten belüli mutatókat érnek el.

- Reprezentatív modell:LPE Pe1O6, amely 900°C-on képes automatizált ostya be- és kirakodásra. Magas növekedési rátáiról, rövid epitaxiális ciklusairól, valamint egyenletes lapkán belüli és futásközi teljesítményéről ismert.

-Teljesítmény:4-6 hüvelykes, ≤30 μm vastagságú 4H-SiC epitaxiális lapkák esetén ≤2-es vastagság-egyenetlenséget ér el, az adalékkoncentráció-egyenetlenséget ≤5%, felületi hibasűrűséget ≤1 cm-², és hibamentes. felület (2mm×2mm cellák) ≥90%.

-Hazai Gyártók: Az olyan vállalatok, mint a Jingsheng Mechatronics, a CETC 48, a North Huachuang és a Nasset Intelligent, hasonló egylapos SiC epitaxiális berendezést fejlesztettek ki, megnövelt termeléssel.

2. Melegfalú planetáris CVD rendszerek:

-Jellemzők:Használjon bolygóelrendezési alapokat a tételenkénti több szelet növekedéséhez, jelentősen javítva a kimeneti hatékonyságot.

-Reprezentatív modellek:Az Aixtron AIXG5WWC (8x150mm) és G10-SiC (9x150mm vagy 6x200mm) sorozata.

-Teljesítmény:6 hüvelykes, ≤10 μm vastagságú 4H-SiC epitaxiális ostyák esetén ±2,5%-os szelet közötti vastagság-eltérést, 2-es szelet vastagság-egyenetlenséget, ostyaközi adalékolási koncentráció eltérést ±5%-ot és ostyán belüli adalékolást ér el. koncentráció-egyenetlenség <2%.

-Kihívások:Korlátozott elterjedtség a hazai piacokon a tételes gyártási adatok hiánya, a hőmérséklet- és áramlástérszabályozás technikai akadályai, valamint a nagyszabású megvalósítás nélküli folyamatos K+F miatt.

3. Kvázi forró falú függőleges CVD rendszerek:

- Jellemzők:Használjon külső mechanikai segítséget a hordozó nagysebességű forgásához, csökkentse a határréteg vastagságát és javítsa az epitaxiális növekedési sebességet, a hibakezelésben rejlő előnyökkel.

- Reprezentatív modellek:Nuflare egylapos EPIREVOS6 és EPIREVOS8.

-Teljesítmény:50 μm/h feletti növekedési sebességet, 0,1 cm-² alatti felületi hibasűrűséget, valamint 1%-os, illetve 2,6%-os ostyán belüli vastagság- és adalékolási koncentráció-egyenetlenséget ér el.

-Belföldi fejlesztés:Az olyan cégek, mint a Xingsandai és a Jingsheng Mechatronics hasonló berendezéseket terveztek, de nem értek el nagyarányú használatot.

Összegzés

A SiC epitaxiális növesztő berendezés három szerkezeti típusának mindegyike eltérő tulajdonságokkal rendelkezik, és az alkalmazási követelmények alapján meghatározott piaci szegmenseket foglal el. A forrófalú vízszintes CVD rendkívül gyors növekedési ütemet, kiegyensúlyozott minőséget és egyenletességet kínál, de alacsonyabb gyártási hatékonysággal rendelkezik az egylapos feldolgozás miatt. A melegfalú planetáris CVD jelentősen növeli a termelés hatékonyságát, de kihívásokkal néz szembe a több lapka konzisztenciájának szabályozása terén. A kvázi forró falú függőleges CVD összetett szerkezetű hibaelhárításban jeleskedik, és kiterjedt karbantartási és üzemeltetési tapasztalatot igényel.

Ahogy az ipar fejlődik, az iteratív optimalizálás és ezeknek a berendezéseknek a fejlesztései egyre finomabb konfigurációkhoz vezetnek, amelyek döntő szerepet játszanak a vastagságra és a hibákra vonatkozó különféle epitaxiális lapkákra vonatkozó előírások teljesítésében.

A különböző SiC epitaxiális növesztőkemencék előnyei és hátrányai

A folyamatos ipari fejlesztéssel ez a három típusú berendezés ismétlődő szerkezeti optimalizáláson és frissítésen megy keresztül, ami egyre finomabb konfigurációkat eredményez, amelyek megfelelnek a különböző epitaxiális lapkák vastagság- és hibakövetelményeinek.