Кремний карбиді эпитаксиалды өсіру жабдығындағы оңтайландырылған және аударылған мазмұн

Кремний карбидінің (SiC) астарларында тікелей өңдеуге кедергі келтіретін көптеген ақаулар бар. Чипті пластиналарды жасау үшін эпитаксиалды процесс арқылы SiC субстратында нақты бір кристалды пленканы өсіру керек. Бұл пленка эпитаксиалды қабат ретінде белгілі. Барлық дерлік SiC құрылғылары эпитаксиалды материалдарда жүзеге асырылады, ал жоғары сапалы гомоэпитаксиалды SiC материалдары SiC құрылғыларын әзірлеу үшін негіз болып табылады. Эпитаксиалды материалдардың өнімділігі SiC құрылғыларының өнімділігін тікелей анықтайды.

Жоғары ағымды және жоғары сенімді SiC құрылғылары бетінің морфологиясына, ақаулардың тығыздығына, қоспалардың біркелкілігіне және қалыңдығының біркелкілігіне қатаң талаптар қояды.эпитаксиалдыматериалдар. Үлкен өлшемді, төмен ақаулы тығыздықты және жоғары біркелкі SiC эпитаксисіне қол жеткізу SiC өнеркәсібін дамыту үшін маңызды болды.

Жоғары сапалы SiC эпитаксиясын өндіру озық процестер мен жабдықтарға негізделген. Қазіргі уақытта SiC эпитаксиалды өсуінің ең кең таралған әдісі болып табыладыХимиялық булардың тұндыру (CVD).CVD эпитаксиалды қабықшаның қалыңдығын және допинг концентрациясын, ақаулардың төмен тығыздығын, қалыпты өсу қарқынын және автоматтандырылған процесті басқаруды нақты бақылауды ұсынады, бұл оны табысты коммерциялық қолданбалар үшін сенімді технология етеді.

SiC CVD эпитаксисіәдетте ыстық қабырғаға немесе жылы қабырғаға арналған CVD жабдығын пайдаланады. Жоғары өсу температурасы (1500–1700°C) 4H-SiC кристалды түрінің жалғасуын қамтамасыз етеді. Газ ағынының бағыты мен субстрат беті арасындағы қатынас негізінде бұл CVD жүйелерінің реакциялық камераларын көлденең және тік құрылымдарға жіктеуге болады.

SiC эпитаксиалды пештерінің сапасы негізінен үш аспекті бойынша бағаланады: эпитаксистік өсу өнімділігі (соның ішінде қалыңдықтың біркелкілігі, қоспалаудың біркелкілігі, ақау жылдамдығы және өсу жылдамдығы), жабдықтың температуралық өнімділігі (қызу/салқындату жылдамдығын, максималды температураны және температураның біркелкілігін қоса). ), және экономикалық тиімділік (бірлік бағасы мен өндіріс қуатын қоса алғанда).

SiC эпитаксиалды өсу пештерінің үш түрінің арасындағы айырмашылықтар

1. Ыстық қабырғалы көлденең CVD жүйелері:

-Ерекше өзгешеліктері:Жалпы алғанда, бір вафельді үлкен өлшемді өсу жүйелері газдың қалқымалы айналуымен басқарылады, бұл тамаша интравафельді көрсеткіштерге қол жеткізеді.

- Өкілдік модель:LPE Pe1O6, 900°C температурада вафлиді автоматтандырылған тиеу/түсіру мүмкіндігі. Жоғары өсу қарқынымен, қысқа эпитаксиалды циклдармен және вафли ішіндегі және жүгіру арасындағы тұрақты өнімділігімен танымал.

-Өнімділік:Қалыңдығы ≤30мкм болатын 4-6 дюймдік 4H-SiC эпитаксиалды пластиналар үшін ол пластинаның ішіндегі қалыңдығының біркелкі еместігін ≤2%, қоспа концентрациясының біркелкі еместігін ≤5%, бетінің ақауларының тығыздығын ≤1 см-² және ақаусыз етеді. бетінің ауданы (2мм×2мм ұяшықтар) ≥90%.

-Отандық өндірушілер: Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang және Nasset Intelligent сияқты компаниялар көлемі ұлғайтылған өндірісі бар ұқсас жалғыз пластиналы SiC эпитаксиалды жабдықты әзірледі.

2. Жылы қабырғалы планеталық CVD жүйелері:

-Ерекше өзгешеліктері:Шығару тиімділігін айтарлықтай арттыра отырып, бір партияға көп вафельді өсіру үшін планетарлық орналасу негіздерін пайдаланыңыз.

-Өкілдік модельдер:Aixtron компаниясының AIXG5WWC (8x150мм) және G10-SiC (9x150мм немесе 6x200мм) сериялары.

-Өнімділік:Қалыңдығы ≤10мкм болатын 6 дюймдік 4H-SiC эпитаксиалды пластиналар үшін ол пластиналар аралық қалыңдығының ауытқуына ±2,5%, пластинаның ішіндегі қалыңдығының біркелкі еместігіне 2%, пластиналар аралық қоспалау концентрациясының ауытқуы ±5% және пластинаның ішіндегі қоспаларға қол жеткізеді. концентрацияның біркелкі еместігі <2%.

-Қиындықтар:Топтамалық өндіріс деректерінің болмауына, температура мен ағынды өрісті бақылаудағы техникалық кедергілерге және кең ауқымды енгізусіз ҒЗТКЖ-ға байланысты ішкі нарықтарда шектеулі қолдану.

3. Квази-ыстық қабырғалы тік CVD жүйелері:

- Ерекше өзгешеліктері:Шекаралық қабаттың қалыңдығын азайту және эпитаксиалды өсу жылдамдығын жақсарту, ақауларды бақылаудың өзіндік артықшылықтары бар субстратты жоғары жылдамдықпен айналдыру үшін сыртқы механикалық көмекті пайдаланыңыз.

- Өкілдік модельдер:Nuflare бір пластиналы EPIREVOS6 және EPIREVOS8.

-Өнімділік:50мкм/сағ жоғары өсу қарқынына, 0,1 см-² төмен беттік ақаулардың тығыздығын бақылауға және пластинаның ішіндегі қалыңдығы мен қоспа концентрациясының біркелкі еместігі сәйкесінше 1% және 2,6% жетеді.

-Ішкі даму:Xingsandai және Jingsheng Mechatronics сияқты компаниялар ұқсас жабдықты жобалады, бірақ кең ауқымды пайдалануға қол жеткізе алмады.

Түйіндеме

SiC эпитаксиалды өсу жабдығының үш құрылымдық түрінің әрқайсысының өзіндік сипаттамалары бар және қолдану талаптарына негізделген нарықтың нақты сегменттерін алады. Ыстық қабырғалы көлденең CVD ультра жылдам өсу қарқынын, теңдестірілген сапа мен біркелкілікті ұсынады, бірақ бір вафельді өңдеуге байланысты өндіріс тиімділігі төмен. Жылы қабырғадағы планетарлық CVD өндіріс тиімділігін айтарлықтай арттырады, бірақ көп вафельді консистенцияны бақылауда қиындықтарға тап болады. Квази-ыстық қабырғалы тік CVD күрделі құрылымы бар ақауларды бақылауда жақсы және үлкен техникалық қызмет көрсету мен пайдалану тәжірибесін қажет етеді.

Өнеркәсіп дамып келе жатқанда, осы жабдық құрылымдарындағы итеративті оңтайландыру және жаңартулар қалыңдық пен ақаулық талаптарға арналған әртүрлі эпитаксиалды пластинаның сипаттамаларын қанағаттандыруда маңызды рөл атқаратын барған сайын нақтыланған конфигурацияларға әкеледі.

Әртүрлі SiC эпитаксиалды өсу пештерінің артықшылықтары мен кемшіліктері

Өнеркәсіптің үздіксіз дамуымен жабдықтың осы үш түрі қайталанатын құрылымдық оңтайландыру мен жаңартулардан өтеді, бұл қалыңдық пен ақаулық талаптарға арналған әртүрлі эпитаксиалды пластинаның сипаттамаларына сәйкес келетін барған сайын нақтыланған конфигурацияларға әкеледі.