ოპტიმიზებული და ნათარგმნი კონტენტი სილიკონის კარბიდის ეპიტაქსიალური ზრდის მოწყობილობაზე

სილიციუმის კარბიდის (SiC) სუბსტრატებს აქვთ მრავალი დეფექტი, რაც ხელს უშლის პირდაპირ დამუშავებას. ჩიპური ვაფლის შესაქმნელად, SiC სუბსტრატზე უნდა გაიზარდოს სპეციფიკური ერთკრისტალური ფილმი ეპიტაქსიური პროცესის მეშვეობით. ეს ფილმი ცნობილია როგორც ეპიტაქსიალური ფენა. თითქმის ყველა SiC მოწყობილობა დამზადებულია ეპიტაქსიურ მასალებზე და მაღალი ხარისხის ჰომეპიტაქსიური SiC მასალები ქმნის საფუძველს SiC მოწყობილობის განვითარებისთვის. ეპიტაქსიური მასალების შესრულება პირდაპირ განსაზღვრავს SiC მოწყობილობების მუშაობას.

მაღალი დენის და მაღალი საიმედოობის SiC მოწყობილობები აწესებს მკაცრ მოთხოვნებს ზედაპირის მორფოლოგიაზე, დეფექტის სიმკვრივეზე, დოპინგის ერთგვაროვნებაზე და სისქის ერთგვაროვნებაზე.ეპიტაქსიურიმასალები. დიდი ზომის, დაბალი დეფექტის სიმკვრივისა და მაღალი ერთგვაროვნების SiC ეპიტაქსიის მიღწევა გადამწყვეტი გახდა SiC ინდუსტრიის განვითარებისთვის.

მაღალი ხარისხის SiC ეპიტაქსიის წარმოება ეყრდნობა მოწინავე პროცესებსა და აღჭურვილობას. ამჟამად, ყველაზე ფართოდ გამოიყენება მეთოდი SiC ეპიტაქსიალური ზრდისთვისქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD).CVD გთავაზობთ ზუსტ კონტროლს ეპიტაქსიალური ფირის სისქეზე და დოპინგ კონცენტრაციაზე, დაბალი დეფექტის სიმკვრივეზე, საშუალო ზრდის ტემპზე და პროცესის ავტომატიზირებულ კონტროლზე, რაც მას საიმედო ტექნოლოგიად აქცევს წარმატებული კომერციული აპლიკაციებისთვის.

SiC CVD ეპიტაქსიაჩვეულებრივ იყენებს ცხელი კედლის ან თბილი კედლის CVD აღჭურვილობას. ზრდის მაღალი ტემპერატურა (1500-1700°C) უზრუნველყოფს 4H-SiC კრისტალური ფორმის გაგრძელებას. გაზის ნაკადის მიმართულებასა და სუბსტრატის ზედაპირს შორის ურთიერთობის საფუძველზე, ამ CVD სისტემების რეაქციის კამერები შეიძლება დაიყოს ჰორიზონტალურ და ვერტიკალურ სტრუქტურებად.

SiC ეპიტაქსიალური ღუმელების ხარისხი ძირითადად ფასდება სამი ასპექტით: ეპიტაქსიალური ზრდის შესრულება (სისქის ერთგვაროვნების, დოპინგის ერთგვაროვნების, დეფექტის სიჩქარის და ზრდის ტემპის ჩათვლით), აღჭურვილობის ტემპერატურულ შესრულებას (გათბობა/გაგრილების სიჩქარის ჩათვლით, მაქსიმალური ტემპერატურა და ტემპერატურის ერთგვაროვნება). ) და ხარჯების ეფექტურობა (ერთეულის ფასის და წარმოების სიმძლავრის ჩათვლით).

განსხვავებები SiC ეპიტაქსიალური ზრდის ღუმელების სამ ტიპს შორის

1. Hot-wall ჰორიზონტალური CVD სისტემები:

-მახასიათებლები:ზოგადად გამოსახულია ერთი ვაფლის დიდი ზომის ზრდის სისტემები, რომლებიც განპირობებულია გაზის ფლოატაციის როტაციით, რაც მიიღწევა შესანიშნავი შიდა ვაფლის მეტრიკას.

-წარმომადგენლობითი მოდელი:LPE-ის Pe1O6, რომელსაც შეუძლია ვაფლის ავტომატური ჩატვირთვა/გადმოტვირთვა 900°C ტემპერატურაზე. ცნობილია ზრდის მაღალი ტემპებით, ხანმოკლე ეპიტაქსიალური ციკლებით და თანმიმდევრული ინტრა-ვაფლისა და რბენას შორის.

-შესრულება:4-6 ინჩიანი 4H-SiC ეპიტაქსიალური ვაფლებისთვის ≤30μm სისქით, იგი აღწევს შიდა ვაფლის სისქის არაერთგვაროვნებას ≤2%, დოპინგ კონცენტრაციის არაერთგვაროვნებას ≤5%, ზედაპირის დეფექტის სიმკვრივეს ≤1 სმ-² და დეფექტის გარეშე. ზედაპირის ფართობი (2მმ×2მმ უჯრედები) ≥90%.

-შიდა მწარმოებლები: კომპანიებმა, როგორიცაა Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang და Nasset Intelligent, შეიმუშავეს მსგავსი ერთი ვაფლის SiC ეპიტაქსიალური აღჭურვილობა მასშტაბური წარმოებით.

2. თბილი კედლის პლანეტარული CVD სისტემები:

-მახასიათებლები:გამოიყენეთ პლანეტარული განლაგების საფუძვლები მრავალ ვაფლის ზრდისთვის თითო პარტიაში, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს გამომავალი ეფექტურობას.

-წარმომადგენლობითი მოდელები:Aixtron-ის AIXG5WWC (8x150 მმ) და G10-SiC (9x150 მმ ან 6x200 მმ) სერიები.

-შესრულება:6 დიუმიანი 4H-SiC ეპიტაქსიალური ვაფლებისთვის ≤10μm სისქით, ის აღწევს ვაფლის სისქის გადახრას ±2.5%, შიდა ვაფლის სისქის არაერთგვაროვნებას 2%, ინტერვაფერული დოპინგის კონცენტრაციის გადახრა ±5% და ინტრავაფერული დოპინგს. კონცენტრაციის არაერთგვაროვნება <2%.

-გამოწვევები:შეზღუდული მიღება შიდა ბაზრებზე სერიული წარმოების მონაცემების ნაკლებობის, ტემპერატურისა და ნაკადის ველის კონტროლის ტექნიკური ბარიერების და ფართომასშტაბიანი განხორციელების გარეშე მიმდინარე R&D-ის გამო.

3. კვაზი-ცხელი კედლის ვერტიკალური CVD სისტემები:

- თვისებები:გამოიყენეთ გარე მექანიკური დახმარება სუბსტრატის მაღალსიჩქარიანი როტაციისთვის, სასაზღვრო ფენის სისქის შესამცირებლად და ეპიტაქსიალური ზრდის ტემპის გასაუმჯობესებლად, დეფექტების კონტროლის თანდაყოლილი უპირატესობებით.

- წარმომადგენლობითი მოდელები:Nuflare-ის ერთ ვაფლი EPIREVOS6 და EPIREVOS8.

-შესრულება:აღწევს ზრდის ტემპს 50 μm/სთ-ზე მეტი, ზედაპირული დეფექტის სიმკვრივის კონტროლს 0.1 სმ-2-ზე ქვემოთ და ვაფლის შიდა სისქესა და დოპინგ კონცენტრაციის არაერთგვაროვნებას 1% და 2.6%, შესაბამისად.

-შიდა განვითარება:კომპანიებმა, როგორიცაა Xingsandai და Jingsheng Mechatronics, შეიმუშავეს მსგავსი აღჭურვილობა, მაგრამ ვერ მიაღწიეს ფართომასშტაბიან გამოყენებას.

რეზიუმე

SiC ეპიტაქსიალური ზრდის აღჭურვილობის სამი სტრუქტურული ტიპის თითოეულს აქვს განსხვავებული მახასიათებლები და იკავებს ბაზრის სპეციფიკურ სეგმენტებს განაცხადის მოთხოვნების საფუძველზე. ცხელი კედლის ჰორიზონტალური CVD გთავაზობთ ულტრა სწრაფი ზრდის ტემპებს და დაბალანსებულ ხარისხს და ერთგვაროვნებას, მაგრამ აქვს დაბალი წარმოების ეფექტურობა ერთი ვაფლის დამუშავების გამო. თბილი კედლის პლანეტარული CVD მნიშვნელოვნად ზრდის წარმოების ეფექტურობას, მაგრამ აწყდება გამოწვევებს მრავალ ვაფლის კონსისტენციის კონტროლში. კვაზი-ცხელი კედლის ვერტიკალური CVD გამოირჩევა დეფექტების კონტროლით რთული სტრუქტურით და საჭიროებს ფართო მოვლას და ოპერაციულ გამოცდილებას.

ინდუსტრიის განვითარებასთან ერთად, ამ აღჭურვილობის სტრუქტურების განმეორებითი ოპტიმიზაცია და განახლებები გამოიწვევს უფრო დახვეწილ კონფიგურაციებს, რომლებიც გადამწყვეტ როლს შეასრულებენ სხვადასხვა ეპიტაქსიალური ვაფლის სპეციფიკაციების შესრულებაში სისქის და დეფექტის მოთხოვნებისთვის.

სხვადასხვა SiC ეპიტაქსიალური ზრდის ღუმელების უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები

ინდუსტრიის უწყვეტი განვითარებით, ამ სამი ტიპის აღჭურვილობა გაივლის განმეორებით სტრუქტურულ ოპტიმიზაციას და განახლებებს, რაც გამოიწვევს უფრო დახვეწილ კონფიგურაციებს, რომლებიც ემთხვევა სხვადასხვა ეპიტაქსიალური ვაფლის სპეციფიკაციებს სისქის და დეფექტის მოთხოვნებისთვის.