Silisyum Karbür Epitaksiyel Büyütme Ekipmanında Optimize Edilmiş ve Çevrilmiş İçerik

Silisyum karbür (SiC) alt tabakalar, doğrudan işlemeyi engelleyen çok sayıda kusura sahiptir. Çip levhaları oluşturmak için, epitaksiyel bir işlem yoluyla SiC substratı üzerinde belirli bir tek kristalli filmin büyütülmesi gerekir. Bu film epitaksiyel katman olarak bilinir. Neredeyse tüm SiC cihazları epitaksiyel malzemeler üzerinde gerçekleştirilir ve yüksek kaliteli homoepitaksiyel SiC malzemeleri, SiC cihazı geliştirmenin temelini oluşturur. Epitaksiyel malzemelerin performansı doğrudan SiC cihazlarının performansını belirler.

Yüksek akımlı ve yüksek güvenilirliğe sahip SiC cihazları, yüzey morfolojisi, kusur yoğunluğu, doping tekdüzeliği ve kalınlık tekdüzeliği konusunda katı gereksinimler getirir.epitaksiyelmalzemeler. Büyük boyutlu, düşük kusurlu yoğunluk ve yüksek tekdüzelikteki SiC epitaksisinin elde edilmesi, SiC endüstrisinin gelişimi için kritik hale geldi.

Yüksek kaliteli SiC epitaksi üretmek, gelişmiş işlemlere ve ekipmanlara dayanır. Şu anda SiC epitaksiyel büyümesi için en yaygın kullanılan yöntemKimyasal Buhar Birikimi (CVD).CVD, epitaksiyel film kalınlığı ve doping konsantrasyonu üzerinde hassas kontrol, düşük kusur yoğunluğu, orta düzeyde büyüme oranı ve otomatik proses kontrolü sunarak onu başarılı ticari uygulamalar için güvenilir bir teknoloji haline getirir.

SiC CVD epitaksigenellikle sıcak duvar veya sıcak duvar CVD ekipmanı kullanır. Yüksek büyüme sıcaklıkları (1500–1700°C), 4H-SiC kristal formunun devamını sağlar. Gaz akış yönü ile alt tabaka yüzeyi arasındaki ilişkiye dayanarak, bu CVD sistemlerinin reaksiyon odaları yatay ve dikey yapılara göre sınıflandırılabilir.

SiC epitaksiyel fırınların kalitesi temel olarak üç açıdan değerlendirilir: epitaksiyel büyüme performansı (kalınlık tekdüzeliği, katkılama tekdüzeliği, kusur oranı ve büyüme oranı dahil), ekipmanın sıcaklık performansı (ısıtma/soğutma oranları, maksimum sıcaklık ve sıcaklık tekdüzeliği dahil) ) ve maliyet etkinliği (birim fiyat ve üretim kapasitesi dahil).

Üç Tip SiC Epitaksiyel Büyütme Fırını Arasındaki Farklar

1. Sıcak Duvarlı Yatay CVD Sistemleri:

-Özellikler:Genellikle, mükemmel levha içi ölçümler elde eden, gaz yüzdürme rotasyonu ile tahrik edilen tek levhalı büyük boyutlu büyüme sistemlerine sahiptir.

-Temsilci Modeli:LPE'nin Pe1O6'sı, 900°C'de otomatik levha yükleme/boşaltma kapasitesine sahiptir. Yüksek büyüme oranları, kısa epitaksiyel döngüler ve tutarlı plaka içi ve çalışmalar arası performansıyla bilinir.

-Performans:Kalınlığı ≤30μm olan 4-6 inç 4H-SiC epitaksiyel levhalar için, levha içi kalınlıkta eşitsizlik ≤%2, doping konsantrasyonunda eşitsizlik ≤%5, yüzey kusur yoğunluğu ≤1 cm-² ve hatasız elde edilir yüzey alanı (2mm×2mm hücreler) ≥%90.

-Yerli Üreticiler: Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang ve Nasset Intelligent gibi şirketler, üretimi artırılmış benzer tek plakalı SiC epitaksiyel ekipman geliştirdi.

2. Sıcak Duvarlı Planet CVD Sistemleri:

-Özellikler:Parti başına çoklu levha büyümesi için gezegensel düzenleme tabanlarını kullanarak çıktı verimliliğini önemli ölçüde artırın.

-Temsilci Modeller:Aixtron'un AIXG5WWC (8x150mm) ve G10-SiC (9x150mm veya 6x200mm) serisi.

-Performans:Kalınlığı ≤10μm olan 6 inç 4H-SiC epitaksiyel levhalar için, levhalar arası kalınlık sapması ±%2,5, levha içi kalınlıkta tekdüzelik %2, levhalar arası katkı konsantrasyonu sapması ±%5 ve levha içi katkılama elde edilir konsantrasyon eşitsizliği <%2.

-Zorluklar:Seri üretim verilerinin eksikliği, sıcaklık ve akış alanı kontrolündeki teknik engeller ve büyük ölçekli uygulama olmadan devam eden Ar-Ge nedeniyle iç pazarlarda sınırlı benimsenme.

3. Yarı-sıcak duvarlı Dikey CVD Sistemleri:

- Özellikler:Kusur kontrolünde doğal avantajlarla birlikte yüksek hızlı alt tabaka dönüşü için harici mekanik yardımdan yararlanın, sınır tabakası kalınlığını azaltın ve epitaksiyel büyüme oranını artırın.

- Temsilci Modeller:Nuflare'in tek plakalı EPIREVOS6 ve EPIREVOS8.

-Performans:50μm/saatin üzerinde büyüme oranlarına, 0,1 cm-²'nin altında yüzey kusur yoğunluğu kontrolüne ve sırasıyla %1 ve %2,6'lık levha içi kalınlık ve katkı konsantrasyonu eşitsizliğine ulaşır.

-Yurtiçi Kalkınma:Xingsandai ve Jingsheng Mechatronics gibi şirketler benzer ekipmanlar tasarladı ancak geniş ölçekli kullanıma ulaşamadı.

Özet

SiC epitaksiyel büyütme ekipmanının üç yapısal tipinin her biri farklı özelliklere sahiptir ve uygulama gereksinimlerine bağlı olarak belirli pazar segmentlerini kaplar. Sıcak duvarlı yatay CVD, ultra hızlı büyüme oranları ve dengeli kalite ve tekdüzelik sunar ancak tek plaka işleme nedeniyle daha düşük üretim verimliliğine sahiptir. Sıcak duvarlı planet CVD, üretim verimliliğini önemli ölçüde artırır ancak çoklu levha tutarlılık kontrolünde zorluklarla karşı karşıyadır. Yarı sıcak duvarlı dikey CVD, karmaşık yapısıyla hata kontrolünde öne çıkar ve kapsamlı bakım ve operasyonel deneyim gerektirir.

Endüstri geliştikçe, bu ekipman yapılarındaki yinelemeli optimizasyon ve yükseltmeler, kalınlık ve kusur gereksinimleri için çeşitli epitaksiyel levha spesifikasyonlarının karşılanmasında önemli rol oynayan, giderek daha iyi hale getirilmiş konfigürasyonlara yol açacaktır.

Farklı SiC Epitaksiyel Büyütme Fırınlarının Avantajları ve Dezavantajları

Sürekli endüstri gelişimiyle birlikte, bu üç tip ekipman yinelemeli yapısal optimizasyona ve yükseltmelere tabi tutulacak ve bu da kalınlık ve kusur gereksinimleri için çeşitli epitaksiyel levha özelliklerine uyan, giderek daha iyi hale getirilen konfigürasyonlara yol açacaktır.