Optimizirani i prevedeni sadržaj o opremi za epitaksijalni rast od silicij karbida

Supstrati od silicij karbida (SiC) imaju brojne nedostatke koji onemogućuju izravnu obradu. Za izradu čip pločica, specifični monokristalni film mora biti uzgojen na SiC podlozi kroz epitaksijalni proces. Ovaj film je poznat kao epitaksijalni sloj. Gotovo svi SiC uređaji izrađeni su na epitaksijalnim materijalima, a visokokvalitetni homoepitaksijalni SiC materijali čine temelj za razvoj SiC uređaja. Izvedba epitaksijskih materijala izravno određuje izvedbu SiC uređaja.

SiC uređaji visoke struje i visoke pouzdanosti postavljaju stroge zahtjeve na morfologiju površine, gustoću defekata, ujednačenost dopinga i ujednačenost debljineepitaksijalnimaterijala. Postizanje SiC epitaksije velike veličine, niske gustoće grešaka i visoke ujednačenosti postalo je ključno za razvoj SiC industrije.

Proizvodnja visokokvalitetne SiC epitaksije oslanja se na napredne procese i opremu. Trenutno je najraširenija metoda za SiC epitaksijalni rastKemijsko taloženje iz pare (CVD).CVD nudi preciznu kontrolu nad debljinom epitaksijalnog filma i koncentracijom dopinga, nisku gustoću defekata, umjerenu stopu rasta i automatiziranu kontrolu procesa, što ga čini pouzdanom tehnologijom za uspješne komercijalne primjene.

SiC CVD epitaksijaopćenito koristi CVD opremu s vrućim ili toplim zidom. Visoke temperature rasta (1500–1700°C) osiguravaju nastavak kristalnog oblika 4H-SiC. Na temelju odnosa između smjera protoka plina i površine supstrata, reakcijske komore ovih CVD sustava mogu se klasificirati u horizontalne i vertikalne strukture.

Kvaliteta SiC epitaksijskih peći uglavnom se ocjenjuje na temelju tri aspekta: učinak epitaksijalnog rasta (uključujući ujednačenost debljine, ujednačenost dopinga, stopu oštećenja i stopu rasta), temperaturne performanse opreme (uključujući stope grijanja/hlađenja, maksimalnu temperaturu i ujednačenost temperature ), i isplativost (uključujući jediničnu cijenu i proizvodni kapacitet).

Razlike između tri vrste SiC epitaksijalnih peći za rast

1. Horizontalni CVD sustavi s vrućim zidom:

-Značajke:Općenito imaju sustave rasta s jednom pločicom velike veličine koje pokreće rotacija plinske flotacije, postižući izvrsnu metriku unutar pločice.

-Reprezentativni model:LPE's Pe1O6, sposoban za automatizirano punjenje/istovar pločice na 900°C. Poznat po visokim stopama rasta, kratkim epitaksijalnim ciklusima i dosljednim intra-wafer i inter-run performansama.

-Performanse:Za 4-6 inčne 4H-SiC epitaksijalne pločice debljine ≤30 μm, postiže se neujednačenost debljine unutar pločice ≤2%, neuniformnost koncentracije dopinga ≤5%, gustoća površinskih defekata ≤1 cm-² i bez grešaka površina (2mm×2mm stanica) ≥90%.

-Domaći proizvođači: Tvrtke poput Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang i Nasset Intelligent razvile su sličnu SiC epitaksijalnu opremu s jednom pločicom s povećanom proizvodnjom.

2. Planetarni CVD sustavi s toplim zidom:

-Značajke:Koristite baze planetarnog rasporeda za rast više pločica po seriji, značajno poboljšavajući učinkovitost izlaza.

-Reprezentativni modeli:Aixtron AIXG5WWC (8x150mm) i G10-SiC (9x150mm ili 6x200mm) serije.

-Performanse:Za 6-inčne 4H-SiC epitaksijalne pločice debljine ≤10 μm, postiže se odstupanje debljine među pločicama ±2,5%, nejednakost debljine unutar pločica 2%, odstupanje koncentracije dopinga između pločica ±5%, i dopiranje unutar pločica neujednačenost koncentracije <2%.

-Izazovi:Ograničena primjena na domaćim tržištima zbog nedostatka podataka o serijskoj proizvodnji, tehničkih prepreka u kontroli temperature i protoka te kontinuiranog istraživanja i razvoja bez velike implementacije.

3. Kvazi-vrući vertikalni CVD sustavi:

- Značajke:Iskoristite vanjsku mehaničku pomoć za veliku brzinu rotacije supstrata, smanjujući debljinu graničnog sloja i poboljšavajući stopu epitaksijalnog rasta, s inherentnim prednostima u kontroli nedostataka.

- Reprezentativni modeli:Nuflareov jednostruki vafel EPIREVOS6 i EPIREVOS8.

-Performanse:Postiže stope rasta preko 50 μm/h, kontrolu gustoće površinskih defekata ispod 0,1 cm-² i neujednačenost debljine unutar ploče i koncentracije dopinga od 1% odnosno 2,6%.

-Domaći razvoj:Tvrtke kao što su Xingsandai i Jingsheng Mechatronics dizajnirale su sličnu opremu, ali nisu postigle široku upotrebu.

Sažetak

Svaki od tri strukturna tipa SiC opreme za epitaksijalni rast ima različite karakteristike i zauzima specifične tržišne segmente na temelju zahtjeva primjene. Horizontalni CVD s vrućim stijenkama nudi ultra brze stope rasta i uravnoteženu kvalitetu i ujednačenost, ali ima nižu učinkovitost proizvodnje zbog obrade s jednom pločicom. Planetarni CVD s toplom stijenkom značajno povećava učinkovitost proizvodnje, ali se suočava s izazovima u kontroli konzistencije više pločica. Vertikalni CVD s kvazi-vrućom stijenkom ističe se u kontroli nedostataka sa složenom strukturom i zahtijeva opsežno održavanje i operativno iskustvo.

Kako se industrija bude razvijala, iterativna optimizacija i nadogradnje u ovim strukturama opreme dovest će do sve rafiniranih konfiguracija, igrajući ključnu ulogu u ispunjavanju različitih specifikacija epitaksijalne pločice za zahtjeve debljine i nedostataka.

Prednosti i nedostaci različitih SiC epitaksijalnih peći za rast

Uz kontinuirani razvoj industrije, ove tri vrste opreme proći će kroz iterativnu strukturnu optimizaciju i nadogradnju, što će dovesti do sve rafiniranijih konfiguracija koje odgovaraju različitim specifikacijama epitaksijalne pločice za zahtjeve debljine i nedostataka.