A SIC epitaxiális növekedési kemence különböző műszaki útvonalai

A szilícium -karbid szubsztrátok sok hibát tartalmaznak, és nem lehet közvetlenül feldolgozni. Egy specifikus egykristályos vékony filmet kell rájuk termeszteni egy epitaxiális folyamaton keresztül, hogy a chip -ostyákat készítsék. Ez a vékony film az epitaxiális réteg. Szinte az összes szilícium -karbid eszköz az epitaxiális anyagokra valósul meg. A kiváló minőségű szilícium-karbid homogén epitaxiális anyagok képezik a szilícium-karbid-eszközök fejlesztésének alapját. Az epitaxiális anyagok teljesítménye közvetlenül meghatározza a szilícium -karbid -eszközök teljesítményének megvalósulását.

A magas áramú és nagy megbízható szilícium-karbid-eszközök szigorúbb követelményeket tettek a felszíni morfológiára, a hibás sűrűségre, a doppingra és az epitaxiális anyagok vastagságára. Nagy méretű, alacsony hiányosságú sűrűség és nagy egységességszilícium -karbid -epitaxialett a kulcsa a szilícium -karbid -ipar fejlesztésének.

A magas színvonalú előkészítésszilícium -karbid -epitaxiaFejlett folyamatokat és berendezéseket igényel. A legszélesebb körben használt szilícium -karbid -epitaxiális növekedési módszer a kémiai gőzlerakódás (CVD), amelynek előnyei vannak az epitaxiális film vastagságának és a dopping koncentrációjának pontos ellenőrzésének, kevesebb hibának, mérsékelt növekedési sebességnek és az automatikus folyamatvezérlésnek. Ez egy megbízható technológia, amelyet sikeresen forgalmaztak.

A szilícium-karbid CVD-epitaxia általában forró vagy meleg fali CVD berendezést használ, amely biztosítja a 4H kristályok epitaxiális rétegének folytatását magasabb növekedési hőmérsékleti körülmények között (1500-1700 ℃). Évek óta tartó fejlődés után a forró fal vagy a meleg fal CVD felosztható vízszintes vízszintes szerkezeti reaktorokra és függőleges függőleges szerkezeti reaktorokra a bemeneti gázáramlás és a szubsztrát felületének iránya alapján.

A szilícium -karbid -epitaxiális kemence minőségének elsősorban három mutatója van. Az első az epitaxiális növekedési teljesítmény, beleértve a vastagság egységességét, a dopping egységességét, a hibát és a növekedési sebességet; A második a berendezés hőmérsékleti teljesítménye, beleértve a fűtési/hűtési sebességet, a maximális hőmérsékletet, a hőmérséklet egységességét; És végül maga a berendezés költségteljesítménye, beleértve az egységárat és a termelési kapacitást.

Különbségek a szilícium -karbid -epitaxiális növekedési kemencék három típusa között

Forró fali vízszintes CVD, meleg fali bolygó CVD és kvázi-forró falfüggőleges CVD a mainstream epitaxiális berendezés-technológiai megoldások, amelyeket ebben a szakaszban kereskedelmi szempontból alkalmaztak. A három műszaki berendezésnek megvan a saját jellemzője, és igények szerint választhatók ki. A szerkezeti diagramot az alábbi ábra mutatja:

A forró fali vízszintes CVD rendszer általában egy WAFER nagy méretű növekedési rendszer, amelyet a levegő flotációja és forgatása vezet. Könnyű jó szóbeli mutatókat elérni. A reprezentatív modell az olaszországi LPE Company PE1O6. Ez a gép megvalósíthatja az ostyák automatikus betöltését és kirakodását 900 ℃ -en. A fő jellemzők a magas növekedési ütem, a rövid epitaxiális ciklus, a ostya és a kemencék közötti jó konzisztencia stb. A legmagasabb piaci részesedéssel rendelkezik Kínában.

Az LPE hivatalos jelentései szerint a nagyobb felhasználók használatával kombinálva a 100-150 mm-es (4-6 hüvelyk) 4H-SIC epitaxiális ostyapr Azokat a PE1O6 epitaxiális kemence által termelt vastagságú vastagságú termékek stabilan elérhetik a következő mutatókat: a Waher-epitaxiális vastagság nem egyenlőtlenség ≤2%-os ≤2%, a felszíni ≤2%, ≤1cm-2, felületi hibamentes terület (2mm × 2mm egységcella) ≥90%.

Az olyan háztartási társaságok, mint a JSG, a CETC 48, a Naura és a NASO, kifejlesztettek monolit szilícium-karbid-epitaxiális berendezéseket, amelyek hasonló funkciókkal rendelkeznek, és nagyszabású szállítmányokat értek el. Például, 2023 februárjában a JSG kiadott egy 6 hüvelykes kettős szóbeli epitaxiális berendezést. A berendezés a reakciókamra grafit részeinek felső és alsó rétegeit használja két epitaxiális ostyát egyetlen kemencében történő termesztésére, és a felső és az alsó gázok külön -külön szabályozhatók, ≤5 ° C hőmérsékleti különbséggel, amely ténylegesen kimarad a monolitikus vízszintes epitaxialis kenõk hőmérsékleten.Sic bevonat félmoon alkatrészek.A 6 hüvelykes és 8 hüvelykes félmoon alkatrészeket szállítunk a felhasználók számára.

A melegfalú bolygó CVD rendszert, az alap bolygó elrendezésével, az egy kemencében lévő több ostya növekedése és a nagy teljesítmény hatékonysága jellemzi. A reprezentatív modellek az AIXG5WWC (8x150 mm) és a G10-SIC (9 × 150 mm vagy 6 × 200 mm) sorozatú epitaxiális berendezések Aixtron, a németországi epitaxiális berendezések.

Az AIXTRON hivatalos jelentése szerint a 6 hüvelykes 4H-SIC epitaxiális ostyaprodák 10 μm vastagságú termékek, amelyeket a G10 epitaxiális kemence termel, stabilan elérheti a következő mutatókat: A WAFFER epitaxiális vastagságának eltérése ± 2,5%, a WAFFER epitaxiális vastagságának nem egyszemélyességének nem egyszemélyességének nem egyszemélyességének nem egyszemélyességének nem egyszemélyes, nem egyszemélyes, nem egyszemélyes, nem egyszemélyes, nem egységes. A koncentráció nem egyenletessége <2%.

Eddig az ilyen típusú modellt ritkán használják a hazai felhasználók, és a kötegelt gyártási adatok nem elegendőek, ami bizonyos mértékben korlátozza a mérnöki alkalmazást. Ezen túlmenően, a multi-waher epitaxiális kemencék magas technikai akadályai miatt a hőmérsékleti mező és az áramlási mező ellenőrzése szempontjából, a hasonló háztartási berendezések fejlesztése továbbra is a kutatási és fejlesztési szakaszban van, és nincs alternatív modell. Időközben az Aixtron bolygószövetelőt, például a 6 hüvelykes és 8 hüvelykes tac-bevonattal vagy a SIC bevonattal elláthatunk.

A kvázi-forró falú függőleges CVD rendszer elsősorban nagy sebességgel forog a külső mechanikai segítségnyújtás révén. Jellemzője, hogy a viszkózus réteg vastagságát hatékonyan csökkentik az alacsonyabb reakció kamra nyomás, ezáltal növelve az epitaxiális növekedési sebességet. Ugyanakkor a reakciókamrájának nincs olyan felső fala, amelyen a SIC részecskék lerakhatóak, és nem könnyű előállítani az esési tárgyakat. A hibakontrollban rejlő előnye van. A reprezentatív modellek az EpireVos6 és a Japán Nuflare EpireVos8 és EpireVos8 epitaxiális kemencéi.

A Nuflare szerint az EpireVOS6 eszköz növekedési üteme több mint 50 μm/h-t érhet el, és az epitaxiális ostya felületi hibás sűrűségét 0,1 cm -² alatt lehet szabályozni; Az egységesség-ellenőrzés szempontjából a Nuflare mérnök Yoshiaki Daigo beszámolt egy 10 μm-es vastag, 6 hüvelykes epitaxiális ostya, az EpireVOS6 alkalmazásával termesztett 10 μm-es 6 hüvelykes epitaxiális ostyának, és a WAFER vastagságának és a dopping koncentrációjának nem egységes.Upper Graphite Cylinder.

Jelenleg a hazai berendezések gyártói, például a Core Harmadik Generation és a JSG hasonló funkciókkal tervezték és indították az epitaxiális berendezéseket, ám ezeket nem használták nagymértékben.

Általánosságban elmondható, hogy a három típusú berendezésnek megvan a saját jellemzője, és egy bizonyos piaci részesedést foglal el a különböző alkalmazási igényekben:

A forró fali vízszintes CVD-struktúrával rendkívül gyors növekedési ütem, minőség és egységesség, egyszerű berendezések üzemeltetése és karbantartása, valamint érett nagyszabású termelési alkalmazásokkal rendelkezik. Az egyvászon típus és a gyakori karbantartás miatt azonban a termelési hatékonyság alacsony; A meleg fali bolygó CVD általában 6 (darab) × 100 mm (4 hüvelyk) vagy 8 (darab) × 150 mm (6 hüvelyk) tálcaszerkezetet fogad el, amely nagymértékben javítja a berendezések termelési hatékonyságát, de nehéz ellenőrizni a több darab konzisztenciáját, és a termelési hozam továbbra is a legnagyobb probléma; A kvázi-forró falfüggőleges CVD komplex felépítésű, és az epitaxiális ostya előállításának minőségi hibavezérlése kiváló, ami rendkívül gazdag berendezés-karbantartást és felhasználási élményt igényel.

Az ipar folyamatos fejlesztésével ezt a három típusú berendezést iteratív módon optimalizálják és felújítják a szerkezet szempontjából, és a berendezéskonfiguráció egyre tökéletes lesz, fontos szerepet játszik a különböző vastagságú epitaxiális ostyák specifikációinak és hibakövetelményeinek való megfelelésben.