Optimizuotas ir išverstas silicio karbido epitaksinio augimo įrangos turinys

Silicio karbido (SiC) substratai turi daug defektų, kurie neleidžia tiesiogiai apdoroti. Norint sukurti lustų plokšteles, epitaksiniu būdu ant SiC substrato turi būti auginama specifinė vieno kristalo plėvelė. Ši plėvelė žinoma kaip epitaksinis sluoksnis. Beveik visi SiC prietaisai yra pagaminti iš epitaksinių medžiagų, o aukštos kokybės homoepitaksinės SiC medžiagos sudaro SiC įrenginių kūrimo pagrindą. Epitaksinių medžiagų veikimas tiesiogiai lemia SiC prietaisų veikimą.

Didelės srovės ir didelio patikimumo SiC įtaisai kelia griežtus reikalavimus paviršiaus morfologijai, defektų tankiui, dopingo vienodumui ir storio vienodumui.epitaksinismedžiagos. SiC pramonės plėtrai labai svarbu pasiekti didelio dydžio, mažo defektų tankio ir didelio vienodumo SiC epitaksiją.

Aukštos kokybės SiC epitaksijos gamyba priklauso nuo pažangių procesų ir įrangos. Šiuo metu plačiausiai naudojamas SiC epitaksinio augimo metodasCheminis nusodinimas iš garų (CVD).CVD siūlo tikslų epitaksinės plėvelės storio ir dopingo koncentracijos valdymą, mažą defektų tankį, vidutinį augimo greitį ir automatizuotą proceso valdymą, todėl tai yra patikima technologija sėkmingam komerciniam pritaikymui.

SiC CVD epitaksijapaprastai naudoja karštą sieną arba šiltą sieną CVD įrangą. Aukšta augimo temperatūra (1500–1700°C) užtikrina 4H-SiC kristalinės formos išlikimą. Atsižvelgiant į ryšį tarp dujų srauto krypties ir substrato paviršiaus, šių CVD sistemų reakcijos kameros gali būti suskirstytos į horizontalias ir vertikalias struktūras.

SiC epitaksinių krosnių kokybė daugiausia vertinama pagal tris aspektus: epitaksinio augimo charakteristikas (įskaitant storio vienodumą, dopingo vienodumą, defektų greitį ir augimo greitį), įrangos našumą temperatūroje (įskaitant šildymo / vėsinimo greitį, maksimalią temperatūrą ir temperatūros vienodumą). ), ir ekonomiškumą (įskaitant vieneto kainą ir gamybos pajėgumus).

Skirtumai tarp trijų tipų SiC epitaksinių auginimo krosnių

1. Hot-wall Horizontalios CVD sistemos:

-Savybės:Paprastai turi vienos plokštelės didelio dydžio auginimo sistemas, varomas dujų plūduriavimo sukimasis, todėl pasiekiama puiki plokštelės metrika.

- Reprezentacinis modelis:LPE Pe1O6, galintis automatiškai pakrauti/iškrauti plokšteles 900°C temperatūroje. Žinomas dėl didelio augimo greičio, trumpų epitaksinių ciklų ir nuoseklaus veikimo tarp plokštelių ir tarp paleidimo.

-Spektaklis:4–6 colių 4H-SiC epitaksinėms plokštelėms, kurių storis ≤30 μm, pasiekiamas netolygumas tarp plokštelių storio ≤2%, dopingo koncentracijos netolygumas ≤5%, paviršiaus defektų tankis ≤1 cm-² ir be defektų. paviršiaus plotas (2 mm × 2 mm ląstelės) ≥90%.

-Vietiniai gamintojai: Tokios įmonės kaip „Jingsheng Mechatronics“, „CETC 48“, „North Huachuang“ ir „Nasset Intelligent“ sukūrė panašią vienos plokštelės SiC epitaksinę įrangą su padidinta gamyba.

2. Šiltos sienos planetinės CVD sistemos:

-Savybės:Naudokite planetų išdėstymo pagrindus, kad padidintumėte kelių plokštelių seriją ir žymiai pagerintumėte produkcijos efektyvumą.

-Reprezentaciniai modeliai:Aixtron AIXG5WWC (8x150mm) ir G10-SiC (9x150mm arba 6x200mm) serijos.

-Spektaklis:6 colių 4H-SiC epitaksinėms plokštelėms, kurių storis ≤10 μm, pasiekiamas ± 2,5 μm storio nuokrypis tarp plokštelių, 2, vidinės plokštelės storio netolygumas, tarp plokštelių dopingo koncentracijos nuokrypis ± 5%, o plokštelėje esantis legiravimas koncentracijos netolygumas <2%.

-Iššūkiai:Ribotas pritaikymas vidaus rinkose dėl serijinės gamybos duomenų trūkumo, techninių kliūčių, susijusių su temperatūros ir srauto lauko valdymu, ir nuolatinių tyrimų ir plėtros be didelio masto diegimo.

3. Beveik karštos sienos vertikalios CVD sistemos:

- Savybės:Pasinaudokite išorine mechanine pagalba, kad substratas suktųsi dideliu greičiu, sumažintų ribinio sluoksnio storį ir pagerintų epitaksinį augimo greitį, o tai suteikia defektų kontrolės pranašumų.

- Reprezentaciniai modeliai:Nuflare vienos plokštelės EPIREVOS6 ir EPIREVOS8.

-Spektaklis:Pasiekiamas didesnis nei 50 μm/h augimo greitis, paviršiaus defektų tankis mažesnis nei 0,1 cm-², o plokštelės storis ir dopingo koncentracijos netolygumas yra atitinkamai 1 % ir 2,6 %.

-Vidaus plėtra:Tokios įmonės kaip „Xingsandai“ ir „Jingsheng Mechatronics“ sukūrė panašią įrangą, bet nepasiekė didelio masto naudojimo.

Santrauka

Kiekvienas iš trijų struktūrinių SiC epitaksinio augimo įrangos tipų turi skirtingas charakteristikas ir pagal taikymo reikalavimus užima konkrečius rinkos segmentus. Karšta sienelė horizontali CVD siūlo itin greitą augimo tempą ir subalansuotą kokybę bei vienodumą, tačiau dėl vienos plokštelės apdorojimo turi mažesnį gamybos efektyvumą. Šiltos sienelės planetinis CVD žymiai padidina gamybos efektyvumą, tačiau susiduria su iššūkiais valdant kelių plokštelių konsistenciją. Beveik karštos sienos vertikalus CVD pasižymi sudėtingos struktūros defektų valdymu ir reikalauja didelės priežiūros bei eksploatavimo patirties.

Pramonei vystantis, kartotinis šių įrangos struktūrų optimizavimas ir atnaujinimas lems vis tobulesnes konfigūracijas, kurios vaidins lemiamą vaidmenį įgyvendinant įvairias epitaksinės plokštelės specifikacijas, susijusias su storio ir defektų reikalavimais.

Įvairių SiC epitaksinių auginimo krosnių privalumai ir trūkumai

Nuolat plėtojant pramonę, šių trijų tipų įranga bus nuolat optimizuojama ir atnaujinama, todėl bus vis tobulesnės konfigūracijos, atitinkančios įvairias epitaksinių plokštelių specifikacijas pagal storio ir defektų reikalavimus.