Різні технічні маршрути епітаксіальної печі SIC

Субстрати карбіду кремнію мають багато дефектів і не можуть бути оброблені безпосередньо. Специфічну монокристалічну тонку плівку потрібно вирощувати на них через епітаксіальний процес, щоб зробити вафлі мікросхем. Ця тонка плівка - це епітаксіальний шар. Майже всі кремнієві пристрої карбіду реалізуються на епітаксіальних матеріалах. Якісні кремнієві карбідні однорідні епітаксіальні матеріали є основою для розробки кремнієвих пристроїв карбіду. Продуктивність епітаксіальних матеріалів безпосередньо визначає реалізацію продуктивності пристроїв карбіду кремнію.

Пристрої з високою та високою надійністю карбідних пристроїв висунули більш жорсткі вимоги до морфології поверхні, щільності дефектів, допінгу та рівномірності товщини епітаксіальних матеріалів. Великого розміру, щільність низької дефекту та висока однорідністьепітаксія карбіду кремніюстав ключовим фактором розвитку промисловості карбіду кремнію.

Підготовка високоякісноїепітаксія карбіду кремніюПотрібні розширені процеси та обладнання. Найбільш широко використовуваним методом епітаксіального росту карбіду кремнію є хімічне осадження пари (ССЗ), яке має переваги точного контролю товщини епітаксіальної плівки та концентрації допінгу, менші дефекти, помірний темп росту та автоматичний контроль процесів. Це надійна технологія, яка успішно комерціалізується.

Епітаксія кремнію CARBIDE CVD, як правило, використовує обладнання для гарячої стінки або теплої стінки, що забезпечує продовження епітаксіального шару 4H кристала SIC при більш високих температурних умовах температури (1500-1700 ℃). Після років розвитку гаряча стінка або теплий стінний ССЗ можна розділити на горизонтальні реактори горизонтальної структури та вертикальні реактори вертикальної структури відповідно до залежності між напрямком потоку вхідного газу та поверхнею підкладки.

Якість епітаксіальної печі карбіду кремнію в основному має три показники. Перший - це епітаксіальні показники росту, включаючи рівномірність товщини, рівномірність допінгу, швидкість дефекту та швидкість росту; Друга - температурна продуктивність самого обладнання, включаючи швидкість нагріву/охолодження, максимальну температуру, рівномірність температури; і нарешті, продуктивність витрат самого обладнання, включаючи одиницю ціни та виробничу потужність.

Відмінності між трьом типами карбіду карбіду епітаксіальних печей росту

Горизонтальний ССЗ гарячої стіни, теплий стінний планетарний ССЗ та квазі-хот-стіновий вертикальний ССЗ-це технологічні рішення з епітаксіального обладнання, які комерційно застосовуються на цьому етапі. Три технічне обладнання також мають власні характеристики і можуть бути обрані відповідно до потреб. Діаграма структури показана на малюнку нижче:

Горизонтальна система CVD з гарячою стіною, як правило, є однопіддатною системою росту великого розміру, керованою повітряним флотацією та обертанням. Легко досягти хороших індикаторів-важеля. Представницька модель - PE1O6 компанії LPE в Італії. Ця машина може реалізувати автоматичне завантаження та вивантаження вафель на 900 ℃. Основними особливостями є високі темпи зростання, короткий епітаксіальний цикл, хороша послідовність у вафлі та між печами тощо. Він має найвищу частку ринку в Китаї.

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 density ≤1 см-2, площа без дефектів (2 мм × 2 мм одинична комірка) ≥90%.

Вітчизняні компанії, такі як JSG, CETC 48, Naura та NASO, розробили епітаксіальне обладнання монолітного кремнію з карбідами з подібними функціями та досягли масштабних відправлень. Наприклад, у лютому 2023 року JSG випустив 6-дюймову епітаксіальну техніку SIC Epitaxial. Обладнання верхніх і нижніх шарів верхніх і нижніх шарів графітових частин реакційної камери для вирощування двох епітаксіальних плащ в одній печі, а верхня та нижня процеси можуть бути окремо регульовані, з різницею температури ≤5 ° C, що фактично складається для зневаги неперевершеної виробничої ємності монолітичної діапазони епіітки.SIC Покриття півмісяця деталей.

Система планетарної ССЗ з теплої стінки з планетарною розташуванням основи характеризується зростанням декількох вафель в одній печі та високій ефективності виходу. Репрезентативними моделями є AIXG5WWC (8x150 мм) та G10-SIC (9 × 150 мм або 6 × 200 мм) серії епітаксіального обладнання Aixtron з Німеччини.

Відповідно до офіційного звіту Aixtron, 6-дюймові 4-годинні епітаксіальні продукти вафель з товщиною 10 мкм, що виробляється епітаксіальною печі G10, може стабільно досягти наступних показників: міжпідневіллюєрна епітаксіальна товщина ± 2,5%, внутрішньопідроздільна епітаксіальна товщина, що не має 5-відсотків, неодноразового рівня інтроїзації, що не має 5-відсоткове введення Концентрація нерівномірності <2%.

Досі цей тип моделі рідко використовується вітчизняними користувачами, а дані про виробництво пакетів недостатньо, що певною мірою обмежує його інженерний додаток. Крім того, завдяки високим технічним бар'єрам епітаксіальних печей з багатопудинами з точки зору контролю температурного поля та поля потоку, розробка подібного вітчизняного обладнання все ще знаходиться на етапі досліджень та розробок, і немає альтернативної моделі.

Вертикальна система ССЗ квазі-розгортання в основному обертається з великою швидкістю через зовнішню механічну допомогу. Його характеристика полягає в тому, що товщина в'язкого шару ефективно знижується за рахунок нижчого тиску реакційної камери, тим самим збільшуючи швидкість росту епітаксіального росту. У той же час, її реакційна камера не має верхньої стінки, на якій можна осадити частинки SIC, і виробляти падаючі предмети непросто. Він має притаманну перевагу в контролі дефектів. Представницькі моделі-це епітаксіальні печі з одноосивом Epirevos6 та Epirevos8 з Японії Nuflare.

За даними Nuflare, швидкість росту пристрою Epirevos6 може досягати понад 50 мкм/год, а поверхнева щільність епітаксіальної пластини може контролюватися нижче 0,1 см-²; З точки зору рівномірності, інженер Nuflare Yoshiaki Daigo повідомив про результати рівномірності внутрішньоденності 6-дюймової епітаксіальної вафлі, вирощеної за допомогою епіревосу6, а також товщини внутрішньопіддатки та концентрації допінгу, що не належить до 1% та 2,6% відповідно.Upper Graphite Cylinder.

В даний час виробники вітчизняного обладнання, такі як Core Tritle Generation та JSG, розробили та запустили епітаксіальне обладнання з подібними функціями, але вони не використовувались у великих масштабах.

Загалом, три типи обладнання мають свої характеристики та займають певну частку ринку в різних потребах застосування:

Горизонтальна конструкція CVD Hot Wall оснащена ультрашвидкістю темпів зростання, якості та рівномірності, простою експлуатацією та обслуговуванням обладнання та зрілими масштабними виробничими програмами. Однак, завдяки одному типу та частому обслуговуванню, ефективність виробництва низька; Планетарна стінка планетарної стін, як правило, приймає 6 (шматок) × 100 мм (4 дюйми) або 8 (шматок) × 150 мм (6 дюймів) структури лотка, що значно підвищує ефективність виробництва обладнання з точки зору виробничих потужностей, але важко контролювати послідовність декількох штук, а виробничий вихід все ще є найбільшою проблемою; Вертикальний CVD стіни квазі-гарячої стіни має складну структуру, а контроль якості дефекти епітаксіального виробництва вафель є відмінним, що вимагає надзвичайно багатого досвіду обслуговування та використання обладнання.

Завдяки постійному розвитку галузі ці три типи обладнання будуть ітеративно оптимізовані та модернізовані за структурою, а конфігурація обладнання стане все більш досконалою, відіграючи важливу роль у відповідності специфікаціям епітаксіальних вафель з різною товщиною та вимогами дефектів.