Optimizēts un tulkots saturs uz silīcija karbīda epitaksiālās augšanas iekārtām

Silīcija karbīda (SiC) substrātiem ir daudz defektu, kas novērš tiešu apstrādi. Lai izveidotu mikroshēmu vafeles, uz SiC substrāta, izmantojot epitaksiālo procesu, ir jāaudzē īpaša viena kristāla plēve. Šī plēve ir pazīstama kā epitaksiālais slānis. Gandrīz visas SiC ierīces ir izgatavotas uz epitaksiāliem materiāliem, un augstas kvalitātes homoepitaksiālie SiC materiāli veido SiC ierīču izstrādes pamatu. Epitaksiālo materiālu veiktspēja tieši nosaka SiC ierīču veiktspēju.

Augstas strāvas un augstas uzticamības SiC ierīces nosaka stingras prasības virsmas morfoloģijai, defektu blīvumam, dopinga viendabīgumam un biezuma viendabīgumam.epitaksiālsmateriāliem. Liela izmēra, zemu defektu blīvuma un augstas viendabības SiC epitaksijas sasniegšana ir kļuvusi par kritisku SiC nozares attīstību.

Augstas kvalitātes SiC epitaksijas ražošana balstās uz progresīviem procesiem un aprīkojumu. Pašlaik visplašāk izmantotā SiC epitaksiālās augšanas metode irĶīmiskā tvaiku pārklāšana (CVD).CVD piedāvā precīzu kontroli pār epitaksiālās plēves biezumu un dopinga koncentrāciju, zemu defektu blīvumu, mērenu augšanas ātrumu un automatizētu procesa vadību, padarot to par uzticamu tehnoloģiju veiksmīgiem komerciāliem lietojumiem.

SiC CVD epitaksijaparasti izmanto karstās sienas vai siltās sienas CVD iekārtas. Augsta augšanas temperatūra (1500–1700°C) nodrošina 4H-SiC kristāliskās formas turpināšanos. Pamatojoties uz saistību starp gāzes plūsmas virzienu un substrāta virsmu, šo CVD sistēmu reakcijas kameras var iedalīt horizontālās un vertikālās struktūrās.

SiC epitaksiālo krāšņu kvalitāti galvenokārt vērtē pēc trim aspektiem: epitaksiālās augšanas veiktspēja (ieskaitot biezuma viendabīgumu, dopinga viendabīgumu, defektu ātrumu un augšanas ātrumu), iekārtas temperatūras veiktspēja (ieskaitot sildīšanas/dzesēšanas ātrumu, maksimālo temperatūru un temperatūras vienmērīgumu). ), un rentabilitāti (tostarp vienības cenu un ražošanas jaudu).

Atšķirības starp trīs veidu SiC epitaksiālās augšanas krāsnīm

1. Karstās sienas horizontālās CVD sistēmas:

-Funkcijas:Parasti tām ir viena plāksnītes liela izmēra augšanas sistēmas, ko darbina gāzes pludināšanas rotācija, nodrošinot izcilus vafeles iekšējos rādītājus.

- Reprezentatīvs modelis:LPE Pe1O6, kas spēj automātiski ielādēt/izkraut vafeļus 900°C temperatūrā. Pazīstams ar augstu augšanas ātrumu, īsiem epitaksiālajiem cikliem un konsekventu iekšējo plāksnīšu un starpposmu veiktspēju.

-Performance:4-6 collu 4H-SiC epitaksiālajām plāksnēm ar biezumu ≤30 μm tas nodrošina plāksnīšu iekšējā biezuma neviendabīgumu ≤2%, dopinga koncentrācijas nevienmērīgumu ≤5%, virsmas defektu blīvumu ≤1 cm-² un bez defektiem. virsmas laukums (2mm × 2mm šūnas) ≥90%.

-Vietējie ražotāji: Uzņēmumi, piemēram, Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang un Nasset Intelligent, ir izstrādājuši līdzīgas vienas plāksnītes SiC epitaksiālās iekārtas ar palielinātu ražošanu.

2. Siltās sienas planētu CVD sistēmas:

-Funkcijas:Izmantojiet planētu izkārtojuma bāzes, lai palielinātu vairāku vafeļu partiju, ievērojami uzlabojot izvades efektivitāti.

-Reprezentatīvie modeļi:Aixtron AIXG5WWC (8x150mm) un G10-SiC (9x150mm vai 6x200mm) sērijas.

-Performance:6 collu 4H-SiC epitaksiālajām plāksnēm, kuru biezums ir ≤10 μm, tiek panākta starpplāksnīšu biezuma novirze ±2,5%, plāksnīšu iekšējā biezuma neviendabīgums 2%, dopinga koncentrācijas novirze starp plāksnēm ±5% un iekšējā plāksnīte. koncentrācijas nevienmērība <2%.

-Izaicinājumi:Ierobežota ieviešana vietējos tirgos, jo trūkst datu par sērijveida ražošanu, tehniskiem šķēršļiem temperatūras un plūsmas lauka kontrolē, kā arī notiekoša pētniecība un attīstība bez liela mēroga ieviešanas.

3. Kvazi-karstās sienas vertikālās CVD sistēmas:

- Funkcijas:Izmantojiet ārēju mehānisku palīdzību liela ātruma substrāta rotācijai, samazinot robežslāņa biezumu un uzlabojot epitaksiālās augšanas ātrumu, ar defektu kontroles raksturīgām priekšrocībām.

- Reprezentatīvie modeļi:Nuflare vienas vafeles EPIREVOS6 un EPIREVOS8.

-Performance:Sasniedz augšanas ātrumu virs 50 μm/h, virsmas defektu blīvuma kontroli zem 0,1 cm-² un vafeles biezuma un dopinga koncentrācijas neviendabīgumu attiecīgi 1% un 2,6%.

-Iekšzemes attīstība:Uzņēmumi, piemēram, Xingsandai un Jingsheng Mechatronics, ir izstrādājuši līdzīgu aprīkojumu, bet nav sasnieguši plaša mēroga izmantošanu.

Kopsavilkums

Katram no trim SiC epitaksiālās augšanas iekārtu strukturālajiem tipiem ir atšķirīgas īpašības un tas aizņem noteiktus tirgus segmentus, pamatojoties uz pielietojuma prasībām. Karstās sienas horizontālais CVD piedāvā īpaši ātrus izaugsmes tempus un līdzsvarotu kvalitāti un viendabīgumu, taču tam ir zemāka ražošanas efektivitāte, pateicoties vienas vafeles apstrādei. Siltās sienas planetārais CVD ievērojami uzlabo ražošanas efektivitāti, taču saskaras ar izaicinājumiem vairāku plāksnīšu konsistences kontrolē. Kvazikarstās sienas vertikālais CVD izceļas ar defektu kontroli ar sarežģītu struktūru un prasa plašu apkopi un ekspluatācijas pieredzi.

Attīstoties nozarei, šo iekārtu struktūru iteratīvā optimizācija un jauninājumi novedīs pie arvien pilnveidotākām konfigurācijām, kurām būs izšķiroša nozīme dažādu epitaksiālo plāksnīšu biezuma un defektu prasību izpildē.

Dažādu SiC epitaksiālo augšanas krāšņu priekšrocības un trūkumi

Nepārtraukti attīstoties nozarei, šiem trīs aprīkojuma veidiem tiks veikta iteratīva strukturāla optimizācija un jauninājumi, kas novedīs pie arvien pilnveidotākām konfigurācijām, kas atbilst dažādām epitaksiālo plāksnīšu specifikācijām attiecībā uz biezuma un defektu prasībām.