Различите техничке руте СиЦ епитаксијалне пећи за раст

Подлоге од силицијум карбида имају много недостатака и не могу се директно обрађивати. На њима се мора узгајати специфичан танак филм од једног кристала кроз епитаксијални процес да би се направиле плочице чипова. Овај танки филм је епитаксијални слој. Готово сви уређаји од силицијум карбида су реализовани на епитаксијалним материјалима. Висококвалитетни хомогени епитаксијални материјали од силицијум карбида су основа за развој уређаја од силицијум карбида. Перформансе епитаксијалних материјала директно одређују реализацију перформанси уређаја од силицијум карбида.

Високострујни и високопоуздани уређаји од силицијум карбида поставили су строже захтеве у погледу морфологије површине, густине дефеката, допинга и униформности дебљине епитаксијалних материјала. Велике величине, ниске густине дефеката и високе униформностиепитаксија силицијум карбидомје постао кључ за развој индустрије силицијум карбида.

Висококвалитетна припремаепитаксија силицијум карбидомзахтева напредне процесе и опрему. Најраспрострањенија метода епитаксијалног раста од силицијум карбида је хемијско таложење паре (ЦВД), која има предности прецизне контроле дебљине епитаксијалног филма и концентрације допинга, мањег броја дефеката, умерене брзине раста и аутоматске контроле процеса. То је поуздана технологија која је успешно комерцијализована.

ЦВД епитаксија од силицијум карбида генерално користи ЦВД опрему са врућим зидом или топлом зидом, која обезбеђује наставак епитаксијалног слоја 4Х кристалног СиЦ под условима виших температура раста (1500-1700℃). Након година развоја, топли зид или топли зид ЦВД се могу поделити на реакторе хоризонталне хоризонталне структуре и реакторе вертикалне структуре према односу између смера улазног тока гаса и површине супстрата.

Квалитет епитаксијалне пећи од силицијум карбида углавном има три индикатора. Први је епитаксијални учинак раста, укључујући уједначеност дебљине, униформност допинга, стопу дефекта и стопу раста; други је температурни учинак саме опреме, укључујући брзину грејања/хлађења, максималну температуру, уједначеност температуре; и коначно, перформансе трошкова саме опреме, укључујући јединичну цену и производни капацитет.

Разлике између три типа епитаксијалних пећи за раст од силицијум карбида

Хоризонтални ЦВД са врућим зидом, планетарни ЦВД са топлим зидом и вертикални ЦВД са квази врућим зидом су главна решења технологије епитаксијалне опреме која су комерцијално примењена у овој фази. Три техничке опреме такође имају своје карактеристике и могу се бирати према потребама. Структурни дијаграм је приказан на слици испод:

Хоризонтални ЦВД систем са врућим зидом је генерално систем раста велике величине са једном плочицом који се покреће ваздушним плутањем и ротацијом. Лако је постићи добре ин-вафер индикаторе. Репрезентативни модел је Пе1О6 компаније ЛПЕ у Италији. Ова машина може да реализује аутоматско утовар и истовар вафла на 900℃. Главне карактеристике су висока стопа раста, кратак епитаксијални циклус, добра конзистентност унутар плочице и између пећи, итд. Има највећи тржишни удео у Кини

Према званичним извештајима ЛПЕ, у комбинацији са употребом великих корисника, 100-150 мм (4-6 инча) 4Х-СиЦ епитаксијалне плочице дебљине мање од 30 μм произведене у епитаксијалној пећи Пе1О6 могу стабилно да постигну следеће показатеље: Неуједначеност епитаксијалне дебљине унутар плочице ≤2%, неуједначеност концентрације допинга унутар плочице ≤5%, густина површинских дефеката ≤1цм-2, површина без дефекта (2мм×2мм јединична ћелија) ≥90%.

Домаће компаније као што су ЈСГ, ЦЕТЦ 48, НАУРА и НАСО развиле су монолитну епитаксијалну опрему од силицијум карбида са сличним функцијама и постигле су велике испоруке. На пример, у фебруару 2023, ЈСГ је издао 6-инчну СиЦ епитаксијалну опрему са двоструком вафлом. Опрема користи горњи и доњи слој горњег и доњег слоја графитних делова реакционе коморе за узгој две епитаксијалне вафле у једној пећи, а горњи и доњи процесни гасови се могу засебно регулисати, са температурном разликом од ≤ 5°Ц, што ефективно надокнађује недостатак недовољног производног капацитета монолитних хоризонталних епитаксијалних пећи. Кључни резервни део јеСиЦ премаз Халфмоон делови.Корисницима испоручујемо делове полумесеца од 6 инча и 8 инча.

Планетарни ЦВД систем са топлим зидом, са планетарним распоредом основе, карактерише раст више плочица у једној пећи и висока излазна ефикасност. Репрезентативни модели су епитаксијална опрема серије АИКСГ5ВВЦ (8Кс150мм) и Г10-СиЦ (9×150мм или 6×200мм) компаније Аиктрон из Немачке.

Према званичном извештају компаније Аиктрон, 6-инчни 4Х-СиЦ епитаксијални производи плочице дебљине 10 μм произведени у епитаксијалној пећи Г10 могу стабилно да остваре следеће показатеље: одступање епитаксијалне дебљине међу плочицама од ±2,5%, епитаксијална дебљина унутар вафла неуједначеност од 2%, одступање концентрације допинга између вафера ±5%, неуједначеност концентрације допинга унутар плочице <2%.

До сада, овај тип модела ретко користе домаћи корисници, а подаци о серијској производњи су недовољни, што у извесној мери ограничава његову инжењерску примену. Поред тога, због високих техничких препрека епитаксијалних пећи са више вафера у смислу контроле поља температуре и поља протока, развој сличне домаће опреме је још увек у фази истраживања и развоја и не постоји алтернативни модел. У међувремену , можемо да обезбедимо Аиктрон планетарни пријемник као што је 6 инча и 8 инча са ТаЦ премазом или СиЦ премазом.

Вертикални ЦВД систем са квази врућим зидом углавном се ротира великом брзином кроз спољну механичку помоћ. Његова карактеристика је да се дебљина вискозног слоја ефективно смањује нижим притиском у реакционој комори, чиме се повећава епитаксијална стопа раста. Истовремено, његова реакциона комора нема горњи зид на који се могу депоновати честице СиЦ, а није лако произвести предмете који падају. Има инхерентну предност у контроли кварова. Репрезентативни модели су епитаксијалне пећи са једном плочицом ЕПИРЕВОС6 и ЕПИРЕВОС8 јапанске компаније Нуфларе.

Према Нуфлареу, брзина раста уређаја ЕПИРЕВОС6 може да достигне више од 50 μм/х, а густина дефекта површине епитаксијалне плочице може се контролисати испод 0,1 цм-²; у погледу контроле униформности, Нуфларе инжењер Иосхиаки Даиго је известио о резултатима уједначености унутар плочице за епитаксијалну плочицу дебљине 10 μм дебљине 6 инча која је узгајана коришћењем ЕПИРЕВОС6, а неуједначеност дебљине унутар плочице и концентрације допинга достигла је 1% и 2,6% респективно. Пружамо делове графита високе чистоће обложене СиЦ-ом као што суГорњи графитни цилиндар.

Тренутно су домаћи произвођачи опреме као што су Цоре Тхирд Генератион и ЈСГ дизајнирали и лансирали епитаксијалну опрему са сличним функцијама, али се она није користила у великој мери.

Генерално, три типа опреме имају своје карактеристике и заузимају одређени тржишни удео у различитим потребама примене:

Хоризонтална ЦВД структура са врућим зидом карактерише ултра-брза стопа раста, квалитет и уједначеност, једноставан рад и одржавање опреме и зреле примене у производњи великих размера. Међутим, због једноструког типа и честог одржавања, ефикасност производње је ниска; планетарни ЦВД топлог зида углавном усваја структуру лежишта од 6 (комада) × 100 мм (4 инча) или 8 (комада) × 150 мм (6 инча), што у великој мери побољшава ефикасност производње опреме у смислу производног капацитета, али тешко је контролисати конзистентност више комада, а принос производње је и даље највећи проблем; квази-врући зидни вертикални ЦВД има сложену структуру, а контрола квалитета дефекта производње епитаксијалне плочице је одлична, што захтева изузетно богато искуство одржавања и коришћења опреме.

Уз континуирани развој индустрије, ове три врсте опреме ће се итеративно оптимизовати и надоградити у смислу структуре, а конфигурација опреме ће постајати све савршенија, играјући важну улогу у усклађивању спецификација епитаксијалних плочица различитих дебљина и захтеви за дефекте.