Različne tehnične poti peči SIC epitaksialne rasti

Silicijeve karbidne podlage imajo veliko napak in jih ni mogoče obdelati neposredno. Za izdelavo rezin čipov je treba gojiti poseben en kristalni tanek film na njih z epitaksialnim postopkom. Ta tanek film je epitaksialna plast. Skoraj vse naprave iz silicijevega karbida se realizirajo na epitaksialnih materialih. Kakovostni silicijev karbid homogeni epitaksialni materiali so osnova za razvoj naprav iz silicijevega karbida. Učinkovitost epitaksialnih materialov neposredno določa realizacijo zmogljivosti naprav iz silicijevega karbida.

Silicijeve karbidne naprave z visoko vsebnostjo in visoko zanesljivostjo so postavile strožje zahteve na površinski morfologiji, gostoti napak, dopingu in debelini enotnosti epitaksialnih materialov. Gostota z nizko stopnjo velikosti in visoka enota enake.Epitaksi silicijevega karbidaje postal ključ do razvoja industrije silicijevega karbida.

Priprava visokokakovostnihEpitaksi silicijevega karbidazahteva napredne procese in opremo. Najpogosteje uporabljena metoda epitaksialne rasti silicijevega karbida je kemično odlaganje hlapov (CVD), ki ima prednosti natančnega nadzora nad debelino epitaksialne filme in koncentracije dopinga, manj napak, zmerne hitrosti rasti in samodejnega nadzora procesov. Gre za zanesljivo tehnologijo, ki je bila uspešno komercializirana.

Epitaksi silicijevega karbida CVD na splošno uporablja opremo za vroče stene ali tople stene, ki zagotavlja nadaljevanje kristalnega sic epitaksialne plasti 4H pod pogoji večje temperature rasti (1500-1700 ℃). Po letih razvoja lahko vročo stensko ali toplo stensko CVD razdelimo na horizontalne horizontalne strukturne reaktorje in navpične navpične strukturne reaktorje glede na razmerje med smeri pretoka dovodnega plina in površino podlage.

Kakovost epitaksialne peči iz silicijevega karbida ima predvsem tri kazalnike. Prva je uspešnost epitaksialne rasti, vključno z enotnostjo debeline, enotnostjo dopinga, stopnjo napak in stopnjo rasti; Druga je temperaturna zmogljivost same opreme, vključno s hitrostjo ogrevanja/hlajenja, najvišjo temperaturo, temperaturno enakomernostjo; in končno stroškovna zmogljivost same opreme, vključno s ceno na enoto in proizvodno zmogljivostjo.

Razlike med tremi vrstami silicijevih karbidnih epitaksialnih peči

Horizontalni CVD vroče stene, topli stenski planetarni CVD in kvazi-vročni navpični CVD so glavna tehnološka rešitev za epitaksialno opremo, ki so bile komercialno uporabljene na tej stopnji. Tri tehnična oprema imajo tudi svoje značilnosti in jo je mogoče izbrati glede na potrebe. Diagram strukture je prikazan na spodnji sliki:

Sistem horizontalnega CVD vroče stene je na splošno enoten sistem rasti velike velikosti, ki ga poganja zračna flotacija in vrtenje. Enostavno je doseči dobre kazalnike. Reprezentativni model je PE1O6 podjetja LPE v Italiji. Ta stroj lahko uresniči samodejno nalaganje in razkladanje rezin pri 900 ℃. Glavne značilnosti so visoka stopnja rasti, kratek epitaksialni cikel, dobra doslednost v rezini in med peči itd. Ima najvišji tržni delež na Kitajskem.

Glede na uradna poročila LPE v kombinaciji z uporabo večjih uporabnikov 100-150 mm (4-6 palcev) 4H-SIC epitaksialnih rezin z debelino manj kot 30 μm, ki jo proizvede epitaksialna peč PE1O6, lahko stabilno dosežejo naslednje kazalnike: Intra-Wafer Epitaxial debelity ne-unefitacijsko debelino ≤2%, ki ne-unefitacijsko debelino. ≤5%, gostota površinske napake ≤1cm-2, površinsko površino brez okvare (2mm × 2 mm enotna celica) ≥90%.

Domača podjetja, kot so JSG, CETC 48, NAURA in NASO, so s podobnimi funkcijami razvila monolitno epitaksialno opremo iz silicijevega karbida in dosegla obsežne pošiljke. Na primer, februarja 2023 je JSG izdal 6-palčno sic epitaksialno opremo z dvojnim vodom. Oprema uporablja zgornjo in spodnjo plast zgornjega in spodnjega sloja grafitne dele reakcijske komore, da v enem samem peči raste dva epitaksialna rezine, zgornji in spodnji procesni plini pa je mogoče ločeno regulirati, s temperaturno razliko ≤5 ° C, ki učinkovito predstavljajo neskladje neskladne proizvodne zmogljivosti monolitskega horizontičnega horizontaksaSic premaz polovičnih del. Uporabnikom dobavljamo 6 palčne in 8 palčne polmesečne dele.

Za planetarni sistem CVD s toplo steno s planetarno razporeditvijo osnove je značilna rast več rezin v eni sami peči in visoka učinkovitost proizvodnje. Reprezentativni modeli sta serija Eixg5WWC (8x150 mm) in G10-SIC (9 × 150 mm ali 6 × 200 mm) epitaksialna oprema Aixtrona iz Nemčije.

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 Koncentracija Neenakomernost <2%.

Do zdaj domači uporabniki tovrstno model redko uporabljajo, podatki o proizvodnji paketov pa so nezadostni, kar do neke mere omejuje njegovo inženirsko aplikacijo. Poleg tega je zaradi visokih tehničnih ovir večkratnih epitaksialnih peči v smislu temperaturnega polja in nadzora polja pretoka razvoj podobne domače opreme še vedno v fazi raziskovanja in razvoja in ni nobenega alternativnega modela. Poleg tega lahko zagotovimo aixtron planetarno obstreznik, kot je 6-palčna in 8-palčna s planeto ali sic.

Kvasi-vročni navpični sistem CVD se v glavnem vrti z veliko hitrostjo z zunanjo mehansko pomočjo. Njegova značilnost je, da se debelina viskozne plasti učinkovito zmanjša za nižji tlak reakcijske komore, s čimer poveča stopnjo epitaksialne rasti. Hkrati njegova reakcijska komora nima zgornje stene, na kateri je mogoče odložiti delce SIC, in ni enostavno proizvajati padajočih predmetov. Ima lastno prednost pri nadzoru napak. Reprezentativni modeli so epitaksialne peči z enim vodam Epiravos6 in Epirevos8 Japonske Nuflare.

Po Nuflare lahko stopnja rasti naprave Epirevos6 doseže več kot 50 μm/h, gostota površinske napake epitaksialne rezine pa lahko nadziramo pod 0,1 cm -²; Glede na enotno nadzor je Nuflare inženir Yoshiaki Daigo poročal o rezultatih enakomernosti intra-vodnika 10 μm debele 6-palčne epitaksialne rezine, gojene z uporabo Epirevos6, in debelino in znotraj koncentracije znotraj nivoja, ki je bila dosežena 1% in 2,6%.Zgornji grafitni valj.

Trenutno so proizvajalci domače opreme, kot sta Core Tretja generacija in JSG, zasnovali in lansirali epitaksialno opremo s podobnimi funkcijami, vendar jih niso uporabljali v velikem obsegu.

Na splošno imajo tri vrste opreme svoje značilnosti in zasedajo določen tržni delež pri različnih potrebah po aplikacijah:

V horizontalni strukturi CVD vroče stene so zelo hitra stopnja rasti, kakovosti in enakomernosti, preprostega delovanja in vzdrževanja opreme ter zrele velike proizvodne aplikacije. Vendar pa je zaradi vrste enojnih vozovnic in pogostega vzdrževanja učinkovitost proizvodnje nizka; Topli stenski planetarni CVD na splošno sprejme 6 (kos) × 100 mm (4 palce) ali 8 (kos) × 150 mm (6 palcev) pladnja, kar močno izboljša proizvodno učinkovitost opreme v smislu proizvodne zmogljivosti, vendar je težko nadzorovati konsistenco več kosov, proizvodni donos pa je še vedno največji problem; Kvasitski stenski navpični CVD ima kompleksno strukturo, kakovostni nadzor napak v proizvodnji epitaksialnih rezin pa je odličen, kar zahteva izjemno bogato vzdrževanje in izkušnje z uporabo opreme.

Z nenehnim razvojem industrije bodo te tri vrste opreme iterativno optimizirane in nadgrajene glede na strukturo, konfiguracija opreme pa bo postala vedno bolj popolna, saj igra pomembno vlogo pri ujemanju specifikacij epitaksialnih rezin z različnimi debelinami in potrebami po napaki.