Optimizirana in prevedena vsebina o opremi za epitaksialno rast iz silicijevega karbida

Substrati iz silicijevega karbida (SiC) imajo številne napake, ki preprečujejo neposredno obdelavo. Za ustvarjanje rezin čipov je treba z epitaksialnim postopkom na SiC substratu gojiti poseben monokristalni film. Ta film je znan kot epitaksialna plast. Skoraj vse naprave SiC so izdelane na epitaksialnih materialih, visokokakovostni homoepitaksialni materiali SiC pa tvorijo osnovo za razvoj naprav SiC. Delovanje epitaksialnih materialov neposredno določa delovanje naprav SiC.

Naprave z visokim tokom in visoko zanesljivostjo SiC postavljajo stroge zahteve glede morfologije površine, gostote napak, enakomernosti dopinga in enakomernosti debelineepitaksialnomaterialov. Doseganje velike velikosti, nizke gostote napak in visoko enakomerne epitaksije SiC je postalo ključnega pomena za razvoj industrije SiC.

Izdelava visokokakovostne SiC epitaksije temelji na naprednih postopkih in opremi. Trenutno najbolj razširjena metoda za epitaksialno rast SiC jeKemično naparjanje (CVD).CVD ponuja natančen nadzor nad debelino epitaksialne plasti in koncentracijo dopinga, nizko gostoto napak, zmerno stopnjo rasti in avtomatsko kontrolo procesa, zaradi česar je zanesljiva tehnologija za uspešne komercialne aplikacije.

SiC CVD epitaksijana splošno uporablja opremo za CVD z vročo ali toplo steno. Visoke temperature rasti (1500–1700°C) zagotavljajo nadaljevanje kristalne oblike 4H-SiC. Na podlagi razmerja med smerjo toka plina in površino substrata lahko reakcijske komore teh sistemov CVD razvrstimo v vodoravne in navpične strukture.

Kakovost epitaksialnih peči na SiC se ocenjuje predvsem na podlagi treh vidikov: učinkovitost epitaksialne rasti (vključno z enakomernostjo debeline, enakomernostjo dopinga, stopnjo napak in hitrostjo rasti), temperaturna zmogljivost opreme (vključno s hitrostmi ogrevanja/hlajenja, največja temperatura in enakomernost temperature). ) in stroškovno učinkovitost (vključno s ceno na enoto in proizvodno zmogljivostjo).

Razlike med tremi vrstami SiC epitaksialnih rastnih peči

1. Horizontalni CVD sistemi z vročo steno:

-Lastnosti:Na splošno so opremljeni z velikimi rastnimi sistemi z eno rezino, ki jih poganja vrtenje plina, ki dosegajo odlične metrike znotraj rezin.

- Reprezentativni model:LPE's Pe1O6, zmožen avtomatiziranega nalaganja/razkladanja rezin pri 900 °C. Znan po visokih stopnjah rasti, kratkih epitaksialnih ciklih in dosledni zmogljivosti med rezinami in med serijami.

-Učinkovitost:Za 4-6-palčne epitaksialne rezine 4H-SiC z debelino ≤30 μm doseže neenakomernost debeline znotraj rezine ≤2 %, neenakomernost koncentracije dopinga ≤5 %, gostoto površinskih napak ≤1 cm-² in brez napak površina (2 mm × 2 mm celic) ≥90 %.

-Domači proizvajalci: Podjetja, kot so Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang in Nasset Intelligent, so razvila podobno SiC epitaksialno opremo z eno rezino s povečano proizvodnjo.

2. Planetarni CVD sistemi s toplo steno:

-Lastnosti:Uporabite osnove planetarne razporeditve za rast več rezin na serijo, kar znatno izboljša izhodno učinkovitost.

-Reprezentativni modeli:Aixtronova serija AIXG5WWC (8x150 mm) in G10-SiC (9x150 mm ali 6x200 mm).

-Učinkovitost:Za 6-palčne epitaksialne rezine 4H-SiC z debelino ≤10 μm doseže odstopanje debeline med rezinami ±2,5 %, neenakomernost debeline znotraj rezin 2 %, odstopanje koncentracije dopinga med rezinami ±5 % in dopiranje znotraj rezin koncentracijska neenakomernost <2%.

-Izzivi:Omejena uporaba na domačih trgih zaradi pomanjkanja podatkov o serijski proizvodnji, tehničnih ovir pri nadzoru temperature in polja pretoka ter tekočih raziskav in razvoja brez izvajanja v velikem obsegu.

3. Vertikalni CVD sistemi s kvazi-vročimi stenami:

- Lastnosti:Uporabite zunanjo mehansko pomoč za visoko hitrostno vrtenje substrata, zmanjšanje debeline mejne plasti in izboljšanje epitaksialne stopnje rasti, z inherentnimi prednostmi pri nadzoru napak.

- Reprezentativni modeli:Nuflarejeva enojna rezina EPIREVOS6 in EPIREVOS8.

-Učinkovitost:Doseže stopnje rasti nad 50 μm/h, nadzor gostote površinskih napak pod 0,1 cm-² ter neenakomernost debeline in koncentracije dopinga v rezini 1 % oziroma 2,6 %.

-Domači razvoj:Podjetji, kot sta Xingsandai in Jingsheng Mechatronics, sta oblikovali podobno opremo, vendar nista dosegli obsežne uporabe.

Povzetek

Vsak od treh strukturnih tipov opreme za epitaksialno rast SiC ima različne značilnosti in zaseda posebne tržne segmente glede na zahteve uporabe. Horizontalni CVD z vročimi stenami ponuja izjemno hitre stopnje rasti ter uravnoteženo kakovost in enotnost, vendar ima nižjo proizvodno učinkovitost zaradi obdelave z enojno rezino. Planetarni CVD s toplimi stenami bistveno poveča učinkovitost proizvodnje, vendar se sooča z izzivi pri nadzoru konsistence več rezin. Navpični CVD z vročimi stenami se odlikuje po nadzoru napak s kompleksno strukturo in zahteva obsežno vzdrževanje in izkušnje pri delovanju.

Ko se industrija razvija, bodo ponavljajoče se optimizacije in nadgradnje v teh strukturah opreme vodile do vedno bolj izpopolnjenih konfiguracij, ki bodo igrale ključno vlogo pri izpolnjevanju različnih specifikacij epitaksialnih rezin za zahteve glede debeline in napak.

Prednosti in slabosti različnih SiC epitaksialnih rastnih peči

Z nenehnim razvojem industrije bodo te tri vrste opreme podvržene ponavljajočim se strukturnim optimizacijam in nadgradnjam, kar bo vodilo do vedno bolj izpopolnjenih konfiguracij, ki se ujemajo z različnimi specifikacijami epitaksialnih rezin glede debeline in zahtev glede napak.