Përmbajtja e optimizuar dhe e përkthyer në pajisjet e rritjes epitaksiale të karbitit të silikonit

Nënshtresat e karbitit të silikonit (SiC) kanë defekte të shumta që pengojnë përpunimin e drejtpërdrejtë. Për të krijuar vafera me çip, një film specifik me një kristal duhet të rritet në nënshtresën SiC përmes një procesi epitaksial. Ky film njihet si shtresa epitaksiale. Pothuajse të gjitha pajisjet SiC janë realizuar në materiale epitaksiale dhe materialet SiC homoepitaksiale me cilësi të lartë përbëjnë themelin për zhvillimin e pajisjes SiC. Performanca e materialeve epitaksiale përcakton drejtpërdrejt performancën e pajisjeve SiC.

Pajisjet SiC me rrymë të lartë dhe me besueshmëri të lartë imponojnë kërkesa të rrepta për morfologjinë e sipërfaqes, densitetin e defektit, uniformitetin e dopingut dhe uniformitetin e trashësisë sëepitaksialematerialeve. Arritja e epitaksisë së SiC me madhësi të madhe, me densitet të ulët dhe uniformitet të lartë është bërë kritike për zhvillimin e industrisë SiC.

Prodhimi i epitaksisë SiC me cilësi të lartë mbështetet në procese dhe pajisje të avancuara. Aktualisht, metoda më e përdorur për rritjen epitaksiale të SiC ështëDepozitimi i avullit kimik (CVD).CVD ofron kontroll të saktë mbi trashësinë e filmit epitaksial dhe përqendrimin e dopingut, densitetin e ulët të defektit, shkallën e moderuar të rritjes dhe kontrollin e automatizuar të procesit, duke e bërë atë një teknologji të besueshme për aplikime të suksesshme komerciale.

SiC epitaksia CVDnë përgjithësi përdor pajisje CVD me mur të nxehtë ose me mur të ngrohtë. Temperaturat e larta të rritjes (1500–1700°C) sigurojnë vazhdimin e formës kristalore 4H-SiC. Bazuar në marrëdhëniet midis drejtimit të rrjedhës së gazit dhe sipërfaqes së nënshtresës, dhomat e reagimit të këtyre sistemeve CVD mund të klasifikohen në struktura horizontale dhe vertikale.

Cilësia e furrave epitaksiale SiC gjykohet kryesisht në tre aspekte: performanca e rritjes epitaksiale (përfshirë uniformitetin e trashësisë, uniformitetin e dopingut, shkallën e defektit dhe shkallën e rritjes), performancën e temperaturës së pajisjes (përfshirë shpejtësinë e ngrohjes/ftohjes, temperaturën maksimale dhe uniformitetin e temperaturës ), dhe kosto-efektivitetin (duke përfshirë çmimin për njësi dhe kapacitetin e prodhimit).

Dallimet midis tre llojeve të furrave të rritjes epitaksiale të SiC

1. Sistemet CVD horizontale me mur të nxehtë:

-Veçoritë:Përgjithësisht paraqesin sisteme rritjeje me madhësi të madhe me një vaferë të drejtuar nga rrotullimi i lundrimit të gazit, duke arritur metrika të shkëlqyera brenda vaferës.

-Modeli përfaqësues:Pe1O6 i LPE, i aftë për ngarkim/shkarkim automatik të vaferës në 900°C. I njohur për ritmet e larta të rritjes, ciklet e shkurtra epitaksiale dhe performancën e qëndrueshme brenda vaferës dhe gjatë vrapimit.

-Performanca:Për vaferat epitaksiale 4-6 inç 4H-SiC me trashësi ≤30μm, ajo arrin trashësinë e trashësisë brenda vaferës ≤2%, jo uniformitetin e përqendrimit të dopingut ≤5%, densitetin e defektit sipërfaqësor ≤1 cm-² dhe pa defekte sipërfaqja (qeliza 2mm×2mm) ≥90%.

-Prodhuesit Vendas: Kompanitë si Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang dhe Nasset Intelligent kanë zhvilluar pajisje të ngjashme epitaksiale SiC me një vaferë të vetme me prodhim të shkallëzuar.

2. Sistemet CVD planetare me mur të ngrohtë:

-Veçoritë:Përdorni bazat e rregullimit planetar për rritjen me shumë vafera për grumbull, duke përmirësuar ndjeshëm efikasitetin e prodhimit.

-Modele përfaqësuese:Seritë AIXG5WWC (8x150mm) dhe G10-SiC (9x150mm ose 6x200mm) të Aixtron.

-Performanca:Për vaferat epitaksiale 6 inç 4H-SiC me trashësi ≤10μm, ai arrin devijimin e trashësisë së vaferës ±2,5%, trashësinë e trashësisë brenda vaferës jo uniformitet 2%, devijimin e përqendrimit të dopingut ndërmjet waferit ±5% dhe doping brenda vaferës jouniformiteti i koncentrimit <2%.

-Sfidat:Adoptim i kufizuar në tregjet vendase për shkak të mungesës së të dhënave të prodhimit të grupeve, barrierave teknike në kontrollin e temperaturës dhe fushës së rrjedhës dhe kërkimit dhe zhvillimit të vazhdueshëm pa zbatim në shkallë të gjerë.

3. Sisteme CVD vertikale me mure të nxehtë:

- Veçoritë:Përdorni ndihmën e jashtme mekanike për rrotullimin e nënshtresës me shpejtësi të lartë, duke zvogëluar trashësinë e shtresës kufitare dhe duke përmirësuar shkallën e rritjes epitaksiale, me avantazhe të qenësishme në kontrollin e defektit.

- Modele përfaqësuese:EPIREVOS6 dhe EPIREVOS8 me një vaferë të vetme të Nuflare.

-Performanca:Arrin ritme rritjeje mbi 50μm/h, kontrollin e densitetit të defektit sipërfaqësor nën 0,1 cm-² dhe trashësinë brenda vaferës dhe jouniformitetin e përqendrimit të dopingut prej 1% dhe 2,6%, respektivisht.

-Zhvillimi i Brendshëm:Kompanitë si Xingsandai dhe Jingsheng Mechatronics kanë projektuar pajisje të ngjashme, por nuk kanë arritur përdorim në shkallë të gjerë.

Përmbledhje

Secili nga tre llojet strukturore të pajisjeve të rritjes epitaksiale të SiC ka karakteristika të dallueshme dhe zë segmente specifike të tregut bazuar në kërkesat e aplikimit. CVD horizontale me mur të nxehtë ofron ritme rritjeje ultra të shpejta dhe cilësi dhe uniformitet të balancuar, por ka efikasitet më të ulët të prodhimit për shkak të përpunimit me një vaferë. CVD planetare me mur të ngrohtë rrit ndjeshëm efikasitetin e prodhimit, por përballet me sfida në kontrollin e konsistencës me shumë vafera. CVD vertikale me mur pothuajse të nxehtë shkëlqen në kontrollin e defekteve me strukturë komplekse dhe kërkon mirëmbajtje të gjerë dhe përvojë operative.

Ndërsa industria evoluon, optimizimi dhe përmirësimet përsëritëse në këto struktura pajisjesh do të çojnë në konfigurime gjithnjë e më të rafinuara, duke luajtur role vendimtare në përmbushjen e specifikimeve të ndryshme të vaferës epitaksiale për kërkesat e trashësisë dhe defektit.

Avantazhet dhe disavantazhet e furrave të ndryshme të rritjes epitaksiale të SiC

Me zhvillimin e vazhdueshëm të industrisë, këto tre lloje pajisjesh do t'i nënshtrohen optimizimit dhe përmirësimeve të përsëritura strukturore, duke çuar në konfigurime gjithnjë e më të rafinuara që përputhen me specifikime të ndryshme të vaferës epitaksiale për kërkesat e trashësisë dhe defektit.