Optimizirani i prevedeni sadržaj na opremi za epitaksijalni rast od silicijum karbida

Podloge od silicijum karbida (SiC) imaju brojne defekte koji sprečavaju direktnu obradu. Da bi se napravile pločice čipa, poseban monokristalni film mora biti uzgojen na SiC supstratu kroz epitaksijalni proces. Ovaj film je poznat kao epitaksijalni sloj. Gotovo svi SiC uređaji su realizovani na epitaksijalnim materijalima, a visokokvalitetni homoepitaksijalni SiC materijali čine osnovu za razvoj SiC uređaja. Performanse epitaksijalnih materijala direktno određuju performanse SiC uređaja.

Visokostrujni i visokopouzdani SiC uređaji nameću stroge zahtjeve za morfologiju površine, gustinu defekata, ujednačenost dopinga i ujednačenost debljineepitaksijalnimaterijala. Postizanje SiC epitaksije velike veličine, male gustine defekata i visoke uniformnosti je postalo kritično za razvoj industrije SiC.

Proizvodnja visokokvalitetne SiC epitaksije oslanja se na napredne procese i opremu. Trenutno, najčešće korištena metoda za epitaksijalni rast SiC jeHemijsko taloženje pare (CVD).CVD nudi preciznu kontrolu nad debljinom epitaksijalnog filma i koncentracijom dopinga, niskom gustinom defekta, umjerenom stopom rasta i automatiziranom kontrolom procesa, što ga čini pouzdanom tehnologijom za uspješne komercijalne primjene.

SiC CVD epitaksijaopćenito koristi CVD opremu s toplim ili toplim zidom. Visoke temperature rasta (1500-1700°C) osiguravaju nastavak kristalnog oblika 4H-SiC. Na osnovu odnosa između pravca strujanja gasa i površine supstrata, reakcione komore ovih CVD sistema mogu se klasifikovati na horizontalne i vertikalne strukture.

Kvaliteta SiC epitaksijalnih peći se uglavnom ocjenjuje na tri aspekta: epitaksijalni učinak rasta (uključujući ujednačenost debljine, ujednačenost dopinga, stopu defekta i stopu rasta), temperaturne performanse opreme (uključujući brzine grijanja/hlađenja, maksimalnu temperaturu i ujednačenost temperature ), i isplativost (uključujući jediničnu cijenu i proizvodni kapacitet).

Razlike između tri tipa SiC epitaksijalnih peći za rast

1. Horizontalni CVD sistemi sa vrućim zidom:

-Karakteristike:Općenito imaju sisteme rasta velikih veličina s jednom pločicom vođene rotacijom plina, postižući odlične metrike unutar pločice.

-Reprezentativni model:LPE-ov Pe1O6, sposoban za automatizirano punjenje/praznjenje pločica na 900°C. Poznat po visokim stopama rasta, kratkim epitaksijalnim ciklusima i konzistentnim performansama unutar pločice i između ciklusa.

-Performanse:Za epitaksijalne pločice od 4-6 inča 4H-SiC debljine ≤30μm, postiže se neujednačenost debljine unutar vafla ≤2%, neujednačenost koncentracije dopinga ≤5%, gustina površinskih defekata ≤1 cm-² i bez defekata površina (2mm×2mm ćelije) ≥90%.

-Domaći proizvođači: Kompanije kao što su Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang i Nasset Intelligent razvile su sličnu SiC epitaksijalnu opremu sa jednom vaferom sa povećanom proizvodnjom.

2. Planetarni CVD sistemi toplog zida:

-Karakteristike:Koristite osnove planetarnog rasporeda za rast više ploča po seriji, značajno poboljšavajući izlaznu efikasnost.

-Reprezentativni modeli:Aixtron serije AIXG5WWC (8x150mm) i G10-SiC (9x150mm ili 6x200mm).

-Performanse:Za 6-inčne 4H-SiC epitaksijalne pločice s debljinom ≤10μm, postiže se odstupanje debljine između vafla ±2,5%, neujednačenost debljine unutar vafla 2%, odstupanje koncentracije dopinga između vafla ±5% i dopiranje unutar vafla neujednačenost koncentracije <2%.

-Izazovi:Ograničeno usvajanje na domaćim tržištima zbog nedostatka podataka o serijskoj proizvodnji, tehničkih barijera u kontroli temperature i polja protoka, i tekućeg istraživanja i razvoja bez implementacije velikih razmjera.

3. Vertikalni CVD sistemi sa kvazi vrućim zidom:

- Karakteristike:Koristite eksternu mehaničku pomoć za brzu rotaciju podloge, smanjenje debljine graničnog sloja i poboljšanje epitaksijalne brzine rasta, sa inherentnim prednostima u kontroli defekata.

- Reprezentativni modeli:Nuflare-ovi single-wafer EPIREVOS6 i EPIREVOS8.

-Performanse:Postiže stope rasta preko 50 μm/h, kontrolu površinske gustine defekta ispod 0,1 cm-², i debljinu unutar pločice i neujednačenost koncentracije dopinga od 1% i 2,6%, respektivno.

-Domaći razvoj:Kompanije poput Xingsandai i Jingsheng Mechatronics dizajnirale su sličnu opremu, ali nisu postigle široku upotrebu.

Rezime

Svaki od tri strukturna tipa opreme za epitaksijalni rast SiC ima različite karakteristike i zauzima specifične tržišne segmente na osnovu zahtjeva primjene. Horizontalni CVD sa vrućim zidom nudi ultra brze stope rasta i uravnotežen kvalitet i uniformnost, ali ima nižu efikasnost proizvodnje zbog obrade jedne pločice. Planetarni CVD sa toplim zidom značajno poboljšava efikasnost proizvodnje, ali se suočava sa izazovima u kontroli konzistencije više ploča. Vertikalni CVD sa kvazi vrućim zidom ističe se u kontroli kvarova sa složenom strukturom i zahtijeva opsežno održavanje i operativno iskustvo.

Kako se industrija razvija, iterativna optimizacija i nadogradnje ove strukture opreme dovest će do sve rafiniranih konfiguracija, igrajući ključnu ulogu u ispunjavanju različitih specifikacija epitaksijalne pločice za zahtjeve za debljinom i defektima.

Prednosti i nedostaci različitih SiC epitaksijalnih peći za rast

Uz kontinuirani razvoj industrije, ove tri vrste opreme će biti podvrgnute iterativnoj strukturnoj optimizaciji i nadogradnji, što će dovesti do sve rafiniranih konfiguracija koje odgovaraju različitim specifikacijama epitaksijalne pločice za zahtjeve za debljinom i defektima.