SIC epitaksiyal büyüme fırınının farklı teknik yolları

Silikon karbür substratları birçok kusura sahiptir ve doğrudan işlenemez. CHIP gofret yapmak için epitaksiyal bir işlem yoluyla belirli bir tek kristal ince filmin yetiştirilmesi gerekir. Bu ince film epitaksiyal katmandır. Hemen hemen tüm silikon karbür cihazları epitaksiyal malzemelerde gerçekleştirilir. Yüksek kaliteli silikon karbür homojen epitaksiyal malzemeler, silikon karbür cihazlarının geliştirilmesinin temelini oluşturur. Epitaksiyal malzemelerin performansı, silikon karbür cihazlarının performansının gerçekleşmesini doğrudan belirler.

Yüksek akım ve yüksek güvenilirlik silikon karbür cihazları, epitaksiyal malzemelerin yüzey morfolojisi, kusur yoğunluğu, doping ve kalınlık homojenliği hakkında daha sıkı gereksinimler ortaya koymuştur. Büyük boyutlu, düşük kusurlu yoğunluk ve yüksek diformitesilikon karbür epitaksisilikon karbür endüstrisinin gelişiminin anahtarı haline geldi.

Yüksek kaliteli hazırlanmasısilikon karbür epitaksiGelişmiş süreçler ve ekipman gerektirir. En yaygın kullanılan silikon karbür epitaksiyal büyüme yöntemi, epitaksiyal film kalınlığı ve doping konsantrasyonu, daha az kusur, orta büyüme oranı ve otomatik süreç kontrolünün kesin kontrolü olan kimyasal buhar birikimidir (CVD). Başarılı bir şekilde ticarileştirilmiş güvenilir bir teknolojidir.

Silikon karbür CVD epitaksi genellikle daha yüksek büyüme sıcaklığı koşulları altında (1500-1700 ℃) epitaksiyal tabaka 4H kristal sic'in devam etmesini sağlayan sıcak duvar veya sıcak duvar CVD ekipmanı kullanır. Yıllarca süren gelişmeden sonra, sıcak duvar veya sıcak duvar CVD'si, giriş gazı akışının yönü ile substrat yüzeyi arasındaki ilişkiye göre yatay yatay yapı reaktörlerine ve dikey dikey yapı reaktörlerine ayrılabilir.

Silikon karbür epitaksiyal fırının kalitesi esas olarak üç göstergeye sahiptir. Birincisi, kalınlık homojenliği, doping homojenliği, kusur oranı ve büyüme oranı dahil olmak üzere epitaksiyal büyüme performansıdır; İkincisi, ısıtma/soğutma hızı, maksimum sıcaklık, sıcaklık homojenliği dahil olmak üzere ekipmanın kendisinin sıcaklık performansıdır; ve son olarak, birim fiyat ve üretim kapasitesi de dahil olmak üzere ekipmanın kendisinin maliyet performansı.

Üç tip silikon karbür epitaksiyal büyüme fırını arasındaki farklılıklar

Sıcak duvar yatay CVD, sıcak duvar gezegensel CVD ve yarı-sıcak duvar dikey CVD, bu aşamada ticari olarak uygulanan ana epitaksiyal ekipman teknolojisi çözümleridir. Üç teknik ekipmanın da kendi özellikleri vardır ve ihtiyaçlara göre seçilebilir. Yapı diyagramı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:

Sıcak duvar yatay CVD sistemi genellikle hava flotasyonu ve rotasyonu ile yönlendirilen tek waser büyük boyutlu bir büyüme sistemidir. İyi wafer içi göstergeler elde etmek kolaydır. Temsili model, İtalya'daki LPE Company'nin PE1O6'sıdır. Bu makine, gofretlerin 900 ℃ 'de otomatik yüklenmesini ve boşaltılmasını gerçekleştirebilir. Ana özellikler yüksek büyüme oranı, kısa epitaksiyal döngü, gofret içinde ve fırınlar arasında iyi bir tutarlılıktır. Çin'de en yüksek pazar payına sahiptir.

According to LPE official reports, combined with the usage of major users, the 100-150mm (4-6 inches) 4H-SiC epitaxial wafer products with a thickness of less than 30μm produced by the Pe1O6 epitaxial furnace can stably achieve the following indicators: intra-wafer epitaxial thickness non-uniformity ≤2%, intra-wafer doping concentration non-uniformity ≤5%, surface defect Yoğunluk ≤1cm-2, yüzey kusursuz alan (2mm × 2mm birim hücre) ≥%90.

JSG, CETC 48, Naura ve Naso gibi yerli şirketler, benzer fonksiyonlara sahip monolitik silikon karbür epitaksiyal ekipman geliştirdiler ve büyük ölçekli gönderiler elde ettiler. Örneğin, Şubat 2023'te JSG, 6 inç çift waser SIC epitaksiyal ekipmanı yayınladı. Ekipman, tek bir fırında iki epitaksiyal gofret yetiştirmek için reaksiyon odasının grafit kısımlarının üst ve alt katmanlarının üst ve alt katmanlarını kullanır ve üst ve alt proses gazları, ≤5 ° C'lik bir sıcaklık farkı ile ayrı ayrı düzenlenebilir, bu da monolit horizal epitaksiyal fırınların yetersiz üretim kapasitesinin dezavantajı için etkili bir şekilde oluşturulabilir.Sic kaplama yarımmoon parçalarıKullanıcılara 6 inç ve 8 inç yarımmoon parçaları tedarik ediyoruz.

Temelin gezegensel düzenlemesi olan sıcak duvar gezegensel CVD sistemi, tek bir fırında çoklu gofretlerin büyümesi ve yüksek çıkış verimliliği ile karakterizedir. Temsili modeller, Almanya Aixtron'un AIXG5WWC (8x150mm) ve G10-SIC (9 × 150mm veya 6 × 200mm) serisi epitaksiyal ekipmanıdır.

According to Aixtron's official report, the 6-inch 4H-SiC epitaxial wafer products with a thickness of 10μm produced by the G10 epitaxial furnace can stably achieve the following indicators: inter-wafer epitaxial thickness deviation of ±2.5%, intra-wafer epitaxial thickness non-uniformity of 2%, inter-wafer doping concentration deviation of ±5%, intra-wafer doping Konsantrasyon tekdüzelik <%2.

Şimdiye kadar, bu tür bir model yerli kullanıcılar tarafından nadiren kullanılmaktadır ve toplu üretim verileri yetersizdir, bu da bir dereceye kadar mühendislik uygulamasını kısıtlar. Buna ek olarak, sıcaklık alanı ve akış alanı kontrolü açısından çok kaslı epitaksiyal fırınların yüksek teknik bariyerleri nedeniyle, benzer yerli ekipmanların geliştirilmesi hala araştırma ve geliştirme aşamasındadır ve bu arada, TAC kaplama veya SIC kaplama ile 6 inç ve 8 inç gibi Aixtron gezegensel suyunu sağlayabiliriz.

Yarı sıcak duvar dikey CVD sistemi esas olarak harici mekanik yardım yoluyla yüksek hızda döner. Karakteristiği, viskoz tabakanın kalınlığının, daha düşük bir reaksiyon odası basıncı ile etkili bir şekilde azaltılması, böylece epitaksiyal büyüme hızını arttırmasıdır. Aynı zamanda, reaksiyon odasında sic parçacıklarının biriktirilebileceği bir üst duvarı yoktur ve düşen nesneler üretmek kolay değildir. Kusur kontrolünde doğal bir avantajı vardır. Temsili modeller, Japonya'nın Nuflare'sinden Epirevos6 ve Epirevos8 tek waser epitaksiyal fırınlarıdır.

Nuflare'e göre, Epirevos6 cihazının büyüme hızı 50μm/s'den fazla ulaşabilir ve epitaksiyal gofretin yüzey kusur yoğunluğu 0.1cm -²'nin altında kontrol edilebilir; Tekdüzelik kontrolü açısından, Nuflare mühendisi Yoshiaki Daigo, epirevos6 kullanılarak büyütülen 10μm kalınlığında 6 inç epitaksiyal gofretin ve doping konsantrasyonunun sırasıyla% 1 ve% 2.6 gibi ulaşılmış yüksek saflık grafik parçaları sağladığını bildirdi.Üst grafit silindiri.

Şu anda, çekirdek üçüncü nesil ve JSG gibi yerli ekipman üreticileri, benzer fonksiyonlara sahip epitaksiyal ekipman tasarladılar ve başlattılar, ancak büyük ölçekte kullanılmadı.

Genel olarak, üç ekipman türünün kendi özellikleri vardır ve farklı uygulama ihtiyaçlarında belirli bir pazar payı işgal eder:

Sıcak duvar yatay CVD yapısı, ultra hızlı büyüme oranı, kalite ve tekdüzelik, basit ekipman operasyonu ve bakım ve olgun büyük ölçekli üretim uygulamalarına sahiptir. Bununla birlikte, tek coşkulu tip ve sık bakım nedeniyle üretim verimliliği düşüktür; Sıcak duvar gezegensel CVD'si genellikle ekipmanın üretim kapasitesi açısından üretim verimliliğini büyük ölçüde artıran 6 (parça) × 100 mm (4 inç) veya 8 (parça) × 150 mm (6 inç) tepsi yapısını benimser, ancak çoklu parçaların tutarlılığını kontrol etmek zordur ve üretim verimi hala en büyük sorundur; Yarı sıcak duvar dikey CVD karmaşık bir yapıya sahiptir ve epitaksiyal gofret üretiminin kalite kusur kontrolü mükemmeldir, bu da son derece zengin ekipman bakımı ve kullanım deneyimi gerektirir.

Endüstrinin sürekli gelişimi ile, bu üç tür ekipman yapı açısından yinelemeli olarak optimize edilecek ve yükseltilecek ve ekipman konfigürasyonu gittikçe daha mükemmel hale gelecek ve epitaksiyal gafların özelliklerini farklı kalınlıklara ve kusur gereksinimlerine göre eşleştirmede önemli bir rol oynayacaktır.