SiC epitaksialinės augimo krosnies techniniai maršrutai

Silicio karbido substratai turi daug defektų ir negali būti tiesiogiai apdorojami. Ant epitaksialinio proceso reikia auginti konkrečią vienos kristalų ploną plėvelę, kad būtų galima padaryti lustų vaflius. Ši plona plėvelė yra epitaksinis sluoksnis. Beveik visi silicio karbido įtaisai yra realizuoti ant epitaksinių medžiagų. Aukštos kokybės silicio karbido homogeninės epitaksinės medžiagos yra silicio karbido prietaisų vystymosi pagrindas. Epitaksinių medžiagų veikimas tiesiogiai lemia silicio karbido įtaisų veikimo realizavimą.

Didelės srovės ir aukšto patikimumo silicio karbido įtaisai pateikė griežtesnius reikalavimus paviršiaus morfologijai, defektų tankiui, dopingo ir storio vienodumui epitaksinių medžiagų. Didelio dydžio, mažai defektų tankis ir aukštas vienodumasSilicio karbido epitaksijatapo raktu į silicio karbido pramonės plėtrą.

Aukštos kokybės paruošimasSilicio karbido epitaksijareikalauja pažangių procesų ir įrangos. Plačiausiai naudojamas silicio karbido epitaksinio augimo metodas yra cheminis garų nusėdimas (CVD), kuris turi tikslios epitaksinio plėvelės storio ir dopingo koncentracijos, mažiau defektų, vidutinio sunkumo augimo greičio ir automatinės proceso valdymo valdymo pranašumus. Tai patikima technologija, sėkmingai komercializuota.

Silicio karbido CVD epitaksija paprastai naudoja karštos sienos arba šiltos sienos CVD įrangą, kuri užtikrina epitaksinio sluoksnio 4H kristalų sic tęsimą aukštesnės augimo temperatūros sąlygomis (1500–1700 ℃). Po daugelio metų vystymosi, karštos sienos arba šiltos sienos CVD galima suskirstyti į horizontalius horizontalius struktūros reaktorius ir vertikalios vertikaliosios struktūros reaktorius pagal ryšį tarp įleidimo dujų srauto krypčių ir substrato paviršiaus.

Silicio karbido epitaksinės krosnies kokybė daugiausia turi tris rodiklius. Pirmasis yra epitaksinis augimo efektyvumas, įskaitant storio vienodumą, dopingo vienodumą, defektų greitį ir augimo greitį; Antrasis yra pati įrangos temperatūra, įskaitant kaitinimo/vėsinimo greitį, maksimalią temperatūrą, temperatūros vienodumą; Galiausiai pačios įrangos išlaidų našumas, įskaitant vieneto kainą ir gamybos pajėgumus.

Trijų tipų silicio karbido epitaksinio augimo krosnių skirtumai

Karštos sienos horizontalusis CVD, šiltas sieninis planetų CVD ir kvazi-karštos sienos vertikalusis CVD yra pagrindiniai epitaksialinės įrangos technologijos sprendimai, kurie šiame etape buvo naudojami komerciškai. Trys techninės įrangos taip pat turi savo savybes ir gali būti pasirinkta atsižvelgiant į poreikius. Struktūros diagrama parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje:

Karštos sienos horizontalioji CVD sistema paprastai yra didelio dydžio augimo sistema, kurią lemia oro flotacija ir sukimasis. Nesunku pasiekti gerų rodiklių rodiklius. Reprezentacinis modelis yra LPE kompanijos PE1O6 Italijoje. Ši mašina gali realizuoti automatinį vaflių pakrovimą ir iškrovimą esant 900 ℃. Pagrindinės savybės yra didelis augimo tempas, trumpas epitaksinis ciklas, geras vaflių nuoseklumas ir tarp krosnių ir tt. Jis turi didžiausią rinkos dalį Kinijoje.

Remiantis LPE oficialiais pranešimais, kartu su pagrindinių vartotojų naudojimu, 100–150 mm (4–6 colių) 4H-SIC epitaksinių vaflių gaminiai, kurių storis yra mažesnis nei 30 μm, kurį sukuria PE1O6 epitaksinė krosnis tankis ≤1cm-2, plotas be paviršiaus (2 mm × 2 mm vieneto ląstelė) ≥90%.

Vidaus įmonės, tokios kaip JSG, CETC 48, Naura ir Naso, sukūrė monolitinę silicio karbido epitaksinę įrangą su panašiomis funkcijomis ir pasiekė didelio masto siuntas. Pavyzdžiui, 2023 m. Vasario mėn. JSG išleido 6 colių dvigubos vaflinę sic epitaksinę įrangą. Įranga naudoja viršutinius ir apatinius reakcijos kameros grafito dalių viršutinio ir apatinio sluoksnius, kad vienoje krosnyje būtų išauginti du epitaksiniai vafliai, o viršutinės ir apatinės proceso dujos gali būti atskirai reguliuojamos, o temperatūros skirtumas yra ≤5 ° C, o tai efektyviai sudaro nepalankią nepalankią medžiagą, kad nepalanki būtų nepalanki, kad nepalanki, kad nepalanki, nes nepalanki, nes nepalanki, nes nepalanki, nes nepalanki, nes nepalanki, nes nepalanki, nes nepalanki, nes nepalanki, nes nepavyksta dalinio monolito horizontalinio horizonto epitaksinės balų.Sic dangos pusmėnulio dalys. Mes vartotojams tiekiame 6 ir 8 colių pusmėnulio dalis.

Šiltų sienų planetų CVD sistema, turinti planetinę bazės išdėstymą, pasižymi kelių vaflių augimu vienoje krosnyje ir dideliu išėjimo efektyvumu. Reprezentatyvūs modeliai yra AIXG5WWC (8x150mm) ir G10-SIC (9 × 150 mm arba 6 × 200 mm) serijos epitaksinė Vokietijos AIXTRON įranga.

Remiantis oficialia Aixtrono ataskaita, 6 colių 4H-SIC epitaksinių vaflių produktai, kurių storio 10 μm, pagaminti iš G10 epitaksinės krosnies Koncentracijos nevienodumas <2%.

Iki šiol šio tipo modelis retai naudoja vidaus vartotojams, o partijos gamybos duomenų nepakanka, o tai tam tikru mastu riboja jo inžinerinę programą. Be to, dėl didelių daugiapakopių epitaksinių krosnių techninių kliūčių, atsižvelgiant į temperatūros lauką ir srauto lauko valdymą, panašios buitinės įrangos kūrimas vis dar yra tyrimų ir plėtros etape, ir nėra jokio alternatyvaus modelio. Tuo tarpu mes galime pateikti AIXTRON planetiniame receptoriuje, pavyzdžiui, 6 colių ir 8 colius su TAC danga ar SIC danga.

Kvaz-karštos sienos vertikali CVD sistema daugiausia sukasi dideliu greičiu per išorinę mechaninę pagalbą. Jo bruožas yra tas, kad klampaus sluoksnio storis efektyviai sumažinamas mažesniu reakcijos kameros slėgiu ir taip padidina epitaksinį augimo greitį. Tuo pačiu metu jos reakcijos kameroje nėra viršutinės sienos, ant kurios galima nusodinti SiC daleles, ir nėra lengva gaminti krintančius daiktus. Jis turi būdingą pranašumą kontroliuojant defektus. Reprezentatyvūs modeliai yra vienos vaflinės epitaksinės krosnys „Epirevos6“ ir „Epirevos8“ iš Japonijos Nuflare.

Anot Nuflare, „EpirEVOS6“ įrenginio augimo greitis gali pasiekti daugiau nei 50 μm/h, o epitaksinio plokštelės paviršiaus defektų tankis gali būti kontroliuojamas žemiau 0,1cm ²; Kalbant apie vienodumo kontrolę, „Nuflare“ inžinierius Yoshiaki Daigo pranešėViršutinis grafito cilindras.

Šiuo metu vidaus įrangos gamintojai, tokie kaip „Core Trečioji karta“ ir JSG, suprojektavo ir paleido epitaksinę įrangą su panašiomis funkcijomis, tačiau jie nebuvo naudojami dideliu mastu.

Apskritai, trijų tipų įranga turi savo savybes ir užima tam tikrą rinkos dalį skirtingais taikymo poreikiais:

„Hot Wall Horizontal CVD“ struktūra pasižymi ypač greitu augimo tempu, kokybe ir vienodumu, paprasta įrangos veikimu ir priežiūra bei subrendusios didelio masto gamybos programos. Tačiau dėl vieno vaflinio tipo ir dažnai priežiūros gamybos efektyvumas yra mažas; Šiltas sieninis planetų CVD paprastai priima 6 (gabalų) × 100 mm (4 colių) arba 8 (gabalų) × 150 mm (6 colių) dėklo struktūrą, o tai labai pagerina įrangos gamybos efektyvumą gamybos pajėgumų atžvilgiu, tačiau sunku kontroliuoti kelių gabalų nuoseklumą, o gamybos derlius vis dar yra didžiausia problema; Kvaz-karštos sienos vertikalusis CVD turi sudėtingą struktūrą, o epitaksinio vaflių gamybos kokybės defektų valdymas yra puikus, todėl reikia ypač turtingos įrangos priežiūros ir naudojimo patirties.

Nuolat plėtojant pramonę, šios trys įrangos tipai bus pakartotinai optimizuoti ir patobulinti struktūros atžvilgiu, o įrangos konfigūracija taps vis tobulesnė, vaidinanti svarbų vaidmenį suderinant skirtingo storio ir defektų epitaksinių vaflių specifikacijas.