Optimoitu ja käännetty sisältö piikarbidin epitaksiaalisille kasvulaitteille

Piikarbidisubstraateissa (SiC) on lukuisia vikoja, jotka estävät suoran käsittelyn. Sirukiekkojen luomiseksi erityinen yksikidekalvo on kasvatettava piikarbidisubstraatille epitaksiaalisella prosessilla. Tämä kalvo tunnetaan nimellä epitaksiaalinen kerros. Lähes kaikki SiC-laitteet on toteutettu epitaksiaalisilla materiaaleilla, ja korkealaatuiset homoepitaksiaaliset SiC-materiaalit muodostavat perustan SiC-laitteiden kehitykselle. Epitaksiaalisten materiaalien suorituskyky määrittää suoraan piikarbidilaitteiden suorituskyvyn.

Suurivirtaiset ja erittäin luotettavat SiC-laitteet asettavat tiukat vaatimukset pinnan morfologialle, virhetiheydelle, seostustasaisuudesta ja paksuuden tasaisuudesta.epitaksiaalinenmateriaaleja. Suuren koon, alhaisen virhetiheyden ja erittäin tasalaatuisen piikarbidiepitaksian saavuttamisesta on tullut kriittistä piikarbiditeollisuuden kehitykselle.

Laadukkaan piikarbidiepitaksin tuotanto perustuu kehittyneisiin prosesseihin ja laitteisiin. Tällä hetkellä laajimmin käytetty menetelmä SiC:n epitaksiaaliseen kasvuun onKemiallinen höyrypinnoitus (CVD).CVD tarjoaa epitaksiaalisen kalvon paksuuden ja dopingpitoisuuden tarkan hallinnan, alhaisen virhetiheyden, kohtuullisen kasvunopeuden ja automatisoidun prosessiohjauksen, mikä tekee siitä luotettavan tekniikan menestyviin kaupallisiin sovelluksiin.

SiC CVD epitaksikäyttää yleensä kuuma- tai lämminseinäisiä CVD-laitteita. Korkeat kasvulämpötilat (1500–1700°C) varmistavat 4H-SiC-kiteisen muodon jatkumisen. Kaasun virtaussuunnan ja alustan pinnan välisen suhteen perusteella näiden CVD-järjestelmien reaktiokammiot voidaan luokitella vaaka- ja pystyrakenteisiin.

SiC epitaksiaalisten uunien laatua arvioidaan pääasiassa kolmen näkökohdan perusteella: epitaksiaalinen kasvukyky (mukaan lukien paksuuden tasaisuus, seostuksen tasaisuus, vikanopeus ja kasvunopeus), laitteiston lämpötilan suorituskyky (mukaan lukien lämmitys-/jäähdytysnopeudet, maksimilämpötila ja lämpötilan tasaisuus). ) ja kustannustehokkuus (mukaan lukien yksikköhinta ja tuotantokapasiteetti).

Erot kolmen tyypin piikarbidin epitaksiaalisten kasvuuunien välillä

1. Hot-wall vaakasuuntaiset CVD-järjestelmät:

-Ominaisuudet:Yleensä niissä on yksikiekkoiset suuret kasvatusjärjestelmät, joita ohjataan kaasun kelluntakierrolla, mikä saavuttaa erinomaiset kiekon sisäiset mittarit.

- Edustava malli:LPE:n Pe1O6, joka pystyy automaattiseen kiekkojen lataamiseen/purkuun 900°C:ssa. Tunnettu korkeista kasvunopeuksista, lyhyistä epitaksiaalisista sykleistä ja tasaisesta kiekonsisäisestä ja ajon välisestä suorituskyvystä.

-Suorituskyky:4-6 tuuman 4H-SiC epitaksiaalisille kiekkoille, joiden paksuus on ≤30 μm, se saavuttaa kiekon sisäisen paksuuden epätasaisuuden ≤2%, seostuspitoisuuden epätasaisuuden ≤5%, pintavirhetiheyden ≤1 cm-² ja virheetöntä pinta-ala (2mm × 2mm solut) ≥90%.

-Kotimaiset valmistajat: Yritykset, kuten Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang ja Nasset Intelligent, ovat kehittäneet samanlaisia ​​yhden kiekon piikarbidiepitaksiaalilaitteita, joiden tuotanto on laajennettu.

2. Lämminseinäiset planeetta-CVD-järjestelmät:

-Ominaisuudet:Käytä planeettajärjestelyjä monikiekkojen kasvattamiseen erää kohden, mikä parantaa merkittävästi tuotannon tehokkuutta.

-Edustavia malleja:Aixtronin AIXG5WWC (8x150mm) ja G10-SiC (9x150mm tai 6x200mm) sarjat.

-Suorituskyky:6 tuuman 4H-SiC epitaksiaalisilla kiekoilla, joiden paksuus on ≤10 μm, se saavuttaa kiekkojen välisen paksuuden poikkeaman ±2,5 %, kiekon sisäisen paksuuden epätasaisuuden 2 %, kiekkojen välisen dopingpitoisuuden poikkeaman ±5 % ja kiekon sisäisen seostuksen. pitoisuuden epätasaisuus <2 %.

-Haasteet:Rajoitettu käyttöönotto kotimarkkinoilla johtuen erätuotantotietojen puutteesta, lämpötilan ja virtauskentän ohjauksen teknisistä esteistä sekä jatkuvasta tutkimus- ja kehitystyöstä ilman laajamittaista käyttöönottoa.

3. Melko kuumaseinäiset pystysuorat CVD-järjestelmät:

- Ominaisuudet:Hyödynnä ulkoista mekaanista apua substraatin nopeaan pyörimiseen, pienentäen rajakerroksen paksuutta ja parantamalla epitaksiaalista kasvunopeutta, mikä sisältää luontaisia ​​etuja vikojen hallinnassa.

- Edustavia malleja:Nuflaren yksikiekko EPIREVOS6 ja EPIREVOS8.

-Suorituskyky:Saavuttaa kasvunopeudet yli 50 μm/h, pintavikojen tiheyden hallinnan alle 0,1 cm-² ja kiekon sisäisen paksuuden ja dopingpitoisuuden epätasaisuuden 1 % ja 2,6 %.

-Kotimainen kehitys:Yritykset, kuten Xingsandai ja Jingsheng Mechatronics, ovat suunnitelleet samanlaisia ​​laitteita, mutta ne eivät ole saavuttaneet laajamittaista käyttöä.

Yhteenveto

Jokaisella kolmesta piikarbidin epitaksiaalisen kasvulaitteiston rakennetyypistä on erilliset ominaisuudet, ja niillä on tietyt markkinasegmentit sovellusvaatimusten perusteella. Kuumaseinäinen vaakasuora CVD tarjoaa erittäin nopean kasvun ja tasapainoisen laadun ja tasaisuuden, mutta sen tuotantotehokkuus on pienempi yhden kiekon käsittelyn ansiosta. Lämminseinäinen planeetta-CVD parantaa merkittävästi tuotannon tehokkuutta, mutta kohtaa haasteita monikiekkojen sakeuden hallinnassa. Melko kuumaseinäinen pystysuora CVD on erinomainen vianhallinnassa monimutkaisen rakenteensa ansiosta ja vaatii laajaa huolto- ja käyttökokemusta.

Alan kehittyessä näiden laiterakenteiden iteratiivinen optimointi ja päivitykset johtavat yhä hienostuneempiin kokoonpanoihin, joilla on ratkaiseva rooli erilaisten paksuus- ja vikavaatimusten täyttämisessä.

Erilaisten piikarbidiepitaksiaalisten kasvuuunien edut ja haitat

Teollisuuden jatkuvan kehityksen myötä nämä kolme laitteistotyyppiä joutuvat toistuvasti rakenteelliseen optimointiin ja päivitykseen, mikä johtaa yhä hienostuneempiin kokoonpanoihin, jotka vastaavat erilaisia ​​paksuus- ja vikavaatimuksia koskevia epitaksiaalisten kiekkojen eritelmiä.