Ränikarbiidi epitaksiaalse kasvu seadmete optimeeritud ja tõlgitud sisu

Ränikarbiidi (SiC) substraatidel on arvukalt defekte, mis takistavad otsest töötlemist. Kiibiplaatide loomiseks tuleb SiC substraadile epitaksiaalse protsessi abil kasvatada spetsiifiline ühekristallkile. Seda kilet tuntakse epitaksiaalse kihina. Peaaegu kõik SiC seadmed on valmistatud epitaksiaalsetel materjalidel ja kvaliteetsed homoepitaksiaalsed SiC materjalid moodustavad aluse SiC seadmete arendamiseks. Epitaksiaalsete materjalide jõudlus määrab otseselt SiC-seadmete jõudluse.

Suure voolutugevusega ja suure töökindlusega SiC-seadmed seavad ranged nõuded pinna morfoloogiale, defektide tihedusele, dopingu ühtsusele ja paksuse ühtlusele.epitaksiaalnematerjalid. Suuremõõtmelise, madala defektide tiheduse ja kõrge ühtlusega ränikarbiidi epitaksia saavutamine on muutunud ränikarbiiditööstuse arengu jaoks kriitiliseks.

Kvaliteetse ränidioksiidi epitaksi tootmine põhineb täiustatud protsessidel ja seadmetel. Praegu on SiC epitaksiaalse kasvu kõige laialdasemalt kasutatav meetodKeemiline aurustamine-sadestamine (CVD).CVD pakub täpset kontrolli epitaksiaalse kile paksuse ja dopingu kontsentratsiooni üle, madalat defektide tihedust, mõõdukat kasvukiirust ja automatiseeritud protsessijuhtimist, muutes selle usaldusväärseks tehnoloogiaks edukate kommertsrakenduste jaoks.

SiC CVD epitaksiakasutab tavaliselt kuuma seina või sooja seina CVD seadmeid. Kõrged kasvutemperatuurid (1500–1700°C) tagavad 4H-SiC kristallilise vormi säilimise. Gaasivoolu suuna ja substraadi pinna vahelise seose põhjal võib nende CVD-süsteemide reaktsioonikambrid liigitada horisontaal- ja vertikaalstruktuurideks.

SiC epitaksiaalsete ahjude kvaliteeti hinnatakse peamiselt kolme aspekti alusel: epitaksiaalne kasvujõudlus (sealhulgas paksuse ühtlus, dopingu ühtlus, defektide kiirus ja kasvukiirus), seadmete temperatuurinäitajad (sealhulgas kütte-/jahutuskiirused, maksimaalne temperatuur ja temperatuuri ühtlus). ) ja kulutasuvust (sh ühikuhind ja tootmisvõimsus).

Erinevused kolme tüüpi ränidioksiidi epitaksiaalsete kasvuahjude vahel

1. Kuumaseinalised horisontaalsed CVD-süsteemid:

-Omadused:Üldiselt sisaldavad ühe vahvliga suuremõõtmelisi kasvusüsteeme, mida juhib gaasi hõljuv pöörlemine, saavutades suurepärased vahvlisisesed mõõdikud.

- Esinduslik mudel:LPE Pe1O6, mis on võimeline automatiseeritud vahvlite laadimiseks/mahalaadimiseks temperatuuril 900 °C. Tuntud suure kasvukiiruse, lühikeste epitaksiaalsete tsüklite ning ühtlase vahvlisisese ja tsüklitevahelise jõudluse poolest.

-Esitus:4–6-tolliste 4H-SiC epitaksiaalplaatide puhul paksusega ≤30 μm saavutab see vahvlisisese paksuse ebaühtluse ≤2%, dopingukontsentratsiooni ebaühtluse ≤5%, pinnadefektide tiheduse ≤1 cm-² ja defektideta. pindala (2mm × 2mm rakud) ≥90%.

-Kodumaised tootjad: Ettevõtted, nagu Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang ja Nasset Intelligent, on välja töötanud sarnased ühe vahvliga SiC epitaksiaalseadmed, mille tootmine on suurendatud.

2. Soojaseinalised planetaarsed CVD-süsteemid:

-Omadused:Kasutage planeedi paigutuse aluseid mitme vahvli kasvatamiseks partii kohta, parandades oluliselt väljunditõhusust.

-Esinduslikud mudelid:Aixtroni AIXG5WWC (8x150mm) ja G10-SiC (9x150mm või 6x200mm) seeriad.

-Esitus:6-tolliste 4H-SiC epitaksiaalplaatide puhul paksusega ≤10 μm saavutab see vahvlitevahelise paksuse hälbe ±2,5%, vahvlisisese paksuse ebaühtluse 2%, plaatidevahelise dopingu kontsentratsiooni kõrvalekalde ±5% ja vahvlisisese dopingu. kontsentratsiooni ebaühtlus <2%.

-Väljakutsed:Piiratud kasutuselevõtt koduturgudel partiide tootmise andmete puudumise, temperatuuri ja vooluvälja reguleerimise tehniliste tõkete ning jätkuva uurimis- ja arendustegevuse tõttu ilma suuremahulise rakendamiseta.

3. Kvaasi-kuuma seinaga vertikaalsed CVD-süsteemid:

- Omadused:Kasutage välist mehaanilist abi substraadi kiireks pöörlemiseks, vähendades piirkihi paksust ja parandades epitaksiaalset kasvukiirust, millel on defektide kontrollile omased eelised.

- Esinduslikud mudelid:Nuflare ühe vahvliga EPIREVOS6 ja EPIREVOS8.

-Esitus:Saavutab kasvukiiruse üle 50 μm/h, pinnadefektide tiheduse kontrolli alla 0,1 cm-² ning vahvlisisese paksuse ja dopingukontsentratsiooni ebaühtluse vastavalt 1% ja 2,6%.

-Kodune areng:Sellised ettevõtted nagu Xingsandai ja Jingsheng Mechatronics on kavandanud sarnaseid seadmeid, kuid pole saavutanud laiaulatuslikku kasutamist.

Kokkuvõte

Kõigil kolmel ränidioksiidi epitaksiaalse kasvuseadme struktuuritüübil on erinevad omadused ja need hõlmavad rakendusnõuetest tulenevaid konkreetseid turusegmente. Kuumaseinaga horisontaalne CVD pakub ülikiire kasvutempo ning tasakaalustatud kvaliteeti ja ühtlust, kuid selle tootmistõhusus on ühe vahvli töötlemise tõttu väiksem. Soojaseinaline planetaarne CVD suurendab oluliselt tootmise efektiivsust, kuid seisab silmitsi väljakutsetega mitme vahvli konsistentsi kontrollimisel. Kvaasikuuma seinaga vertikaalne CVD paistab silma keeruka struktuuriga defektide kontrolliga ning nõuab ulatuslikku hooldus- ja kasutuskogemust.

Tööstuse arenedes toob nende seadmete struktuuride iteratiivne optimeerimine ja uuendamine kaasa üha täpsemaid konfiguratsioone, mis mängivad olulist rolli erinevate paksuse ja defektide nõuete täitmisel epitaksiaalplaatidele.

Erinevate SiC epitaksiaalsete kasvuahjude eelised ja puudused

Tööstuse pideva arengu käigus läbivad need kolme tüüpi seadmed korduvat struktuurilist optimeerimist ja uuendamist, mille tulemuseks on järjest täiustatud konfiguratsioonid, mis vastavad erinevatele paksuse ja defektinõuetega epitaksiaalplaatide spetsifikatsioonidele.