SiC epitaksial böyümə sobasının müxtəlif texniki marşrutları

Silikon karbid substratlarında bir çox qüsur var və birbaşa emal edilə bilməz. Çip vafliləri hazırlamaq üçün epitaksial proses vasitəsilə onların üzərində xüsusi bir kristal nazik film yetişdirilməlidir. Bu nazik təbəqə epitaksial təbəqədir. Demək olar ki, bütün silisium karbid cihazları epitaksial materiallarda həyata keçirilir. Yüksək keyfiyyətli silisium karbidli homojen epitaksial materiallar silisium karbid cihazlarının inkişafı üçün əsasdır. Epitaksial materialların performansı birbaşa silisium karbid cihazlarının performansının həyata keçirilməsini müəyyənləşdirir.

Yüksək cərəyanlı və yüksək etibarlı silisium karbid qurğuları epitaksial materialların səthinin morfologiyası, qüsur sıxlığı, dopinq və qalınlığının vahidliyinə dair daha sərt tələblər irəli sürdü. Böyük ölçülü, aşağı qüsurlu sıxlıq və yüksək vahidliksilisium karbid epitaksisisilisium karbid sənayesinin inkişafının açarına çevrilmişdir.

Yüksək keyfiyyətli hazırlanmasısilisium karbid epitaksisiqabaqcıl proseslər və avadanlıq tələb edir. Ən çox istifadə edilən silisium karbid epitaksial böyümə metodu, epitaksial filmin qalınlığına və dopinq konsentrasiyasına dəqiq nəzarət, daha az qüsur, orta böyümə sürəti və avtomatik prosesə nəzarət üstünlüklərinə malik olan kimyəvi buxar çökdürmədir (CVD). Bu, uğurla kommersiyalaşdırılan etibarlı texnologiyadır.

Silikon karbid CVD epitaksiyası ümumiyyətlə daha yüksək böyümə temperaturu şəraitində (1500-1700 ℃) epitaksial təbəqə 4H kristal SiC-nin davamını təmin edən isti divar və ya isti divar CVD avadanlıqlarından istifadə edir. İllərlə inkişaf etdikdən sonra, isti divar və ya isti divar CVD, giriş qaz axınının istiqaməti və substrat səthi arasındakı əlaqəyə görə üfüqi üfüqi quruluşlu reaktorlara və şaquli şaquli quruluş reaktorlarına bölünə bilər.

Silikon karbid epitaksial sobanın keyfiyyəti əsasən üç göstəriciyə malikdir. Birincisi, qalınlığın vahidliyi, dopinq vahidliyi, qüsur dərəcəsi və böyümə sürəti daxil olmaqla, epitaksial böyümə performansıdır; ikincisi, avadanlığın özünün temperatur göstəriciləri, o cümlədən istilik/soyutma dərəcəsi, maksimum temperatur, temperaturun vahidliyi; və nəhayət, vahid qiyməti və istehsal gücü də daxil olmaqla avadanlığın özünün maya dəyəri.

Üç növ silisium karbid epitaksial böyümə sobaları arasındakı fərqlər

İsti divar üfüqi CVD, isti divar planetar CVD və kvazi-isti divar şaquli CVD bu mərhələdə kommersiya baxımından tətbiq olunan əsas epitaksial avadanlıq texnologiyası həlləridir. Üç texniki avadanlıq da öz xüsusiyyətlərinə malikdir və ehtiyaclara uyğun olaraq seçilə bilər. Struktur diaqramı aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir:

İsti divar üfüqi CVD sistemi ümumiyyətlə hava flotasiyası və fırlanması ilə idarə olunan tək vafli böyük ölçülü böyümə sistemidir. Yaxşı vafli göstəricilərə nail olmaq asandır. Nümayəndə modeli İtaliyadakı LPE şirkətinin Pe1O6 modelidir. Bu maşın 900 ℃ temperaturda vaflilərin avtomatik yüklənməsini və boşaldılmasını həyata keçirə bilər. Əsas xüsusiyyətlər yüksək böyümə sürəti, qısa epitaksial dövr, vafli içərisində və sobalar arasında yaxşı uyğunluq və s. O, Çində ən yüksək bazar payına malikdir.

LPE rəsmi hesabatlarına görə, əsas istifadəçilərin istifadəsi ilə birlikdə, Pe1O6 epitaksial sobası tərəfindən istehsal olunan qalınlığı 30μm-dən az olan 100-150mm (4-6 düym) 4H-SiC epitaksial vafli məhsulları sabit olaraq aşağıdakı göstəricilərə nail ola bilər: vaflidaxili epitaksiya qalınlığı qeyri-bərabərlik ≤2%, vaflidaxili qatqı konsentrasiyası qeyri-bərabərlik ≤5%, səth qüsurunun sıxlığı ≤1sm-2, səth qüsursuz sahə (2mm×2mm vahid hüceyrə) ≥90%.

JSG, CETC 48, NAURA və NASO kimi yerli şirkətlər oxşar funksiyaları olan monolit silisium karbid epitaksial avadanlığı hazırlayıb və irimiqyaslı daşımalara nail olublar. Məsələn, 2023-cü ilin fevralında JSG 6 düymlük ikiqat vafli SiC epitaksial avadanlıq buraxdı. Avadanlıq bir sobada iki epitaksial vafli yetişdirmək üçün reaksiya kamerasının qrafit hissələrinin yuxarı və aşağı təbəqələrinin yuxarı və aşağı təbəqələrindən istifadə edir və yuxarı və aşağı proses qazları ≤ temperatur fərqi ilə ayrıca tənzimlənə bilər. 5°C-dir ki, bu da monolit üfüqi epitaksial sobaların qeyri-kafi istehsal gücünün dezavantajını effektiv şəkildə tamamlayır. Əsas ehtiyat hissəsidir.SiC Kaplama Yarım Ay hissələri.Biz istifadəçilərə 6 düym və 8 düymlük yarım ay hissələri təqdim edirik.

Bazanın planetar düzülüşü ilə isti divarlı planetar CVD sistemi bir sobada çoxsaylı vaflilərin böyüməsi və yüksək məhsuldarlığı ilə xarakterizə olunur. Nümayəndə modellər Almaniyanın Aixtron şirkətinin AIXG5WWC (8X150mm) və G10-SiC (9×150mm və ya 6×200mm) seriyalı epitaksial avadanlıqlarıdır.

Aixtron-un rəsmi hesabatına görə, G10 epitaksial sobası tərəfindən istehsal olunan 10 μm qalınlığında 6 düymlük 4H-SiC epitaksial vafli məhsulları stabil olaraq aşağıdakı göstəricilərə nail ola bilər: vafli epitaksial qalınlığın ± 2,5% sapması, vaflidaxili epitaksial qalınlıq qeyri-bərabərlik 2%, vaflilər arası qatqı konsentrasiyası sapması ±5%, vaflidaxili qatqı konsentrasiyası qeyri-bərabərlik <2%.

İndiyə qədər bu tip model yerli istifadəçilər tərəfindən nadir hallarda istifadə olunur və toplu istehsal məlumatları kifayət deyil ki, bu da onun mühəndislik tətbiqini müəyyən dərəcədə məhdudlaşdırır. Bundan əlavə, temperatur sahəsi və axın sahəsinə nəzarət baxımından çox vafli epitaksial sobaların yüksək texniki maneələri səbəbindən oxşar yerli avadanlıqların inkişafı hələ də tədqiqat və inkişaf mərhələsindədir və alternativ model yoxdur. , 6 düym və 8 düym kimi Aixtron Planet sensorunu TaC örtüklü və ya SiC örtüklü təmin edə bilərik.

Kvazi-isti divarlı şaquli CVD sistemi əsasən xarici mexaniki yardım vasitəsilə yüksək sürətlə fırlanır. Onun xarakterik xüsusiyyəti, viskoz təbəqənin qalınlığının aşağı reaksiya kamerası təzyiqi ilə effektiv şəkildə azaldılması və bununla da epitaksial böyümə sürətinin artmasıdır. Eyni zamanda, onun reaksiya kamerasında SiC hissəciklərinin çökə biləcəyi yuxarı divar yoxdur və düşən obyektləri yaratmaq asan deyil. Qüsurlara nəzarətdə özünəməxsus üstünlüyə malikdir. Nümayəndə modelləri Yaponiyanın Nuflare şirkətinin EPIREVOS6 və EPIREVOS8 tək vafli epitaksial sobalarıdır.

Nuflare-ə görə, EPIREVOS6 cihazının böyümə sürəti 50μm/saatdan çox ola bilər və epitaksial vaflinin səthi qüsur sıxlığı 0.1cm-²-dən aşağı idarə edilə bilər; vahidliyə nəzarət baxımından Nuflare mühəndisi Yoshiaki Daiqo EPIREVOS6 istifadə edərək yetişdirilmiş 10μm qalınlığında 6 düymlük epitaksial vaflinin vaflidaxili vahidlik nəticələrini bildirdi və vaflidaxili qalınlıq və dopinq konsentrasiyasının qeyri-bərabərliyi müvafiq olaraq 1% və 2,6%-ə çatdı. kimi SiC örtüklü yüksək təmizlikli qrafit hissələri təmin edirikÜst qrafit silindr.

Hazırda Core Third Generation və JSG kimi yerli avadanlıq istehsalçıları oxşar funksiyaları olan epitaksial avadanlığı layihələndirib istifadəyə veriblər, lakin onlar geniş miqyasda istifadə olunmayıb.

Ümumiyyətlə, üç növ avadanlıq öz xüsusiyyətlərinə malikdir və müxtəlif tətbiq ehtiyaclarında müəyyən bazar payını tutur:

İsti divar üfüqi CVD strukturu ultra sürətli böyümə sürəti, keyfiyyət və vahidlik, sadə avadanlığın istismarı və texniki xidməti və yetkin geniş miqyaslı istehsal tətbiqlərinə malikdir. Bununla belə, tək vafli tip və tez-tez texniki xidmət sayəsində istehsal səmərəliliyi aşağıdır; isti divar planetar CVD ümumiyyətlə 6 (parça) × 100 mm (4 düym) və ya 8 (parça) × 150 mm (6 düym) tepsi quruluşunu qəbul edir, bu da istehsal gücü baxımından avadanlığın istehsal səmərəliliyini xeyli artırır, lakin birdən çox parçanın tutarlılığına nəzarət etmək çətindir və istehsal məhsuldarlığı hələ də ən böyük problemdir; kvazi-isti divar şaquli CVD mürəkkəb bir quruluşa malikdir və epitaksial vafli istehsalının keyfiyyət qüsurlarına nəzarət əladır, bu da son dərəcə zəngin avadanlıq baxımı və istifadə təcrübəsi tələb edir.

Sənayenin davamlı inkişafı ilə bu üç növ avadanlıq iterativ olaraq optimallaşdırılacaq və struktur baxımından təkmilləşdiriləcək və avadanlığın konfiqurasiyası getdikcə daha mükəmməl olacaq, müxtəlif qalınlıqlara və epitaksial vaflilərin spesifikasiyalarına uyğunlaşmaqda mühüm rol oynayacaqdır. qüsur tələbləri.