Różne techniczne drogi pieca wzrostu SIC

Podłoża z węglików krzemowych mają wiele wad i nie mogą być przetwarzane bezpośrednio. Specyficzny single kryształowy cienki folia musi być na nich wyhodowana poprzez proces epitaksjalny, aby wytwarzać płytki chipowe. Ta cienka warstwa jest warstwą epitaksjalną. Prawie wszystkie urządzenia z węglików krzemowych są realizowane na materiałach epitaksjalnych. Homogeniczne materiały epitaksjalne wysokiej jakości krzemowe materiały epitaksjalne są podstawą opracowywania urządzeń z węglika krzemu. Wydajność materiałów epitaksjalnych bezpośrednio określa realizację wydajności urządzeń z węglika krzemu.

Urządzenia z węglików krzemowych o wysokiej zawartości i wysokiej niezawodności przedstawiły bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące morfologii powierzchni, gęstości defektu, domieszkowania i jednolitości grubości materiałów epitaksjalnych. Duża, niska gęstość i wysoka uniwersytetEpitaksja z węglików krzemowychstał się kluczem do rozwoju przemysłu węglików krzemionowych.

Przygotowanie wysokiej jakościEpitaksja z węglików krzemowychwymaga zaawansowanych procesów i sprzętu. Najczęściej stosowaną metodą wzrostu węgla krzemu jest chemiczne osadzanie pary (CVD), która ma zalety precyzyjnej kontroli grubości folii epitaksjalnej i stężenia domieszkowania, mniej wad, umiarkowanej szybkości wzrostu i automatycznej kontroli procesu. Jest to niezawodna technologia, która została pomyślnie skomercjalizowana.

Epitaksja CVD z węglikiem krzemu używa ogólnie ciepłej ściany lub ciepłej ściany sprzętu CVD, co zapewnia kontynuację kryształu warstwy epitaksjalnej 4H w wyższych warunkach temperatury wzrostu (1500-1700 ℃). Po latach rozwoju CVD gorącej ściany lub ciepłej ściany można podzielić na poziome reaktory struktury poziomej i reaktory pionowej struktury pionowej zgodnie z zależnością między kierunkiem przepływu gazu wlotowego a powierzchnią podłoża.

Jakość silikonowego pieca epitaksjalnego ma głównie trzy wskaźniki. Pierwszym z nich jest wydajność wzrostu epitaksjalnego, w tym jednolitość grubości, jednorodność domieszkowania, szybkość defektów i tempo wzrostu; Drugi to wydajność temperatury samego sprzętu, w tym szybkość ogrzewania/chłodzenia, maksymalna temperatura, jednorodność temperatury; i wreszcie wydajność kosztów samego sprzętu, w tym ceny jednostkowej i zdolności produkcyjnej.

Różnice między trzema rodzajami krzemowych pieców wzrostu węglika węglika

Gorąca ściana pozioma CVD, CVD planetarna ciepłego ściany i quasi-gorąca ściana pionowa CVD to główne rozwiązania technologiczne sprzętu epitaksjalnego, które zostały nakładane na rynku na tym etapie. Trzy sprzęt techniczny ma również własne cechy i można go wybrać zgodnie z potrzebami. Schemat struktury pokazano na poniższym rysunku:

Poziomy system CVD na gorąco ściany jest na ogół systemem wzrostu o dużej wielkości pojedynczej wahania napędzanego flotacją powietrza i obrotu. Łatwo jest osiągnąć dobre wskaźniki. Reprezentatywnym modelem jest PE1O6 firmy LPE we Włoszech. Ta maszyna może zrealizować automatyczne ładowanie i rozładunek płytek w 900 ℃. Głównymi cechami są wysoka stopa wzrostu, krótki cykl epitaksjalny, dobra spójność w płytce i między piecach itp. Ma najwyższy udział w rynku w Chinach.

Według oficjalnych raportów LPE, w połączeniu z wykorzystaniem głównych użytkowników, 100-150 mm (4-6 cali) produkty do wafla epitaksjalnego 4H-SIC o grubości mniejszej niż 30 μm Wytworzone przez pieca epitaksjalna PE1O6 może stabilnie osiągnąć następujące wskaźniki: wewnątrz-woła epitaxialna niejednoznaczna nieruchomość bez umiejscowości niepodległość nieporządkową nieruchomość niejednorodność nieruchomości nieporządkowana nieruchomość bez układu nieruchomości nieruchomości nieruchomości niewolniowości. Gęstość ≤1 cm-2, powierzchnia bez wady (komórka jednostkowa 2 mm × 2 mm) ≥90%.

Firmy krajowe, takie jak JSG, CETC 48, Naura i Naso, opracowały monolityczny sprzęt epitaksalny z węglika krzemu o podobnych funkcjach i osiągnęły wysyłki na dużą skalę. Na przykład w lutym 2023 r. JSG wydało 6-calowy podwójny sprzęt epitaksjalny SIC. Sprzęt wykorzystuje górne i dolne warstwy górnych i dolnych warstw grafitowych części komory reakcji, aby wyhodować dwa wafle epitaksjalne w jednym piecu, a górne i dolne gazo procesowe mogą być oddzielnie regulowane, z różnicą temperatury ≤5 ° C, która skutecznie nadaje się do niekorzystnej sytuacji w zakresie niewystarczającej wydajności wytwarzania monolitycznego horyzontażowego.SIC Coating Halfmoon części. Dostarczamy użytkownikom części 6 cali i 8 cali półmoon.

System planetarny CVD w ciepłym ścianie, z planetarnym układem podstawy, charakteryzuje się wzrostem wielu płytek w jednym piecu i wysokiej wydajności wyjściowej. Reprezentatywne modele to AIXG5WWC (8x150 mm) i G10-SIC (9 × 150 mm lub 6 × 200 mm) sprzęt epitaksjalny Aixtron w Niemczech.

Według oficjalnego raportu Aixtron, 6-calowe 4H-SIC epitaksjalne produkty waflowe o grubości 10 μm wytworzone przez piec epitaksjalny G10 może stabilnie osiągnąć następujące wskaźniki: odchylenie grubości epitaksjalnej między ± 2,5%, intra-Wafer Nepitaksyjna grubość epitaxialna nierównomierność bezpominacyjna, nierównomierność Doping Doping ± 5%. Stężenie nierównomierność <2%.

Do tej pory ten rodzaj modelu jest rzadko używany przez użytkowników krajowych, a dane produkcyjne partii są niewystarczające, co do pewnego stopnia ogranicza jego aplikację inżynieryjną. Ponadto, ze względu na wysokie bariery techniczne pieców epitaksjalnych wielofunkcyjnych pod względem kontroli pola temperatury i przepływu, rozwój podobnego sprzętu domowego jest nadal na etapie badań i rozwoju, a w międzyczasie możemy zapewnić satysfakcję planetarną Aixtron, takie jak 6-calowe i 8-calowe.

Pionowy system CVD quasi-gorącej ściany obraca się głównie z dużą prędkością dzięki zewnętrznej pomocy mechanicznej. Jego cechą jest to, że grubość lepkości warstwy jest skutecznie zmniejszona przez niższe ciśnienie komory reakcji, zwiększając w ten sposób szybkość wzrostu epitaksjalnego. Jednocześnie jej komora reakcyjna nie ma górnej ściany, na której można osadzać cząstki SIC, i nie jest łatwe do wytwarzania spadających obiektów. Ma nieodłączną przewagę nad kontrolą defektu. Reprezentatywne modele to piece epitaksjalne z pojedynczym ważem Epirevos6 i Epirevos8 japońskiego Nuflare.

Według NUFLare szybkość wzrostu urządzenia Epirevos6 może osiągnąć ponad 50 μm/h, a gęstość defektu powierzchniowego wafla epitaksjalnego może być kontrolowana poniżej 0,1 cm -²; Pod względem kontroli jednorodności inżynier Nuflare Yoshiaki Daigo poinformował, że wyniki jednorodności wewnątrz-ważera o grubości 6 μm 6-calowych waflu epitaksjalnego uprawianego przy użyciu EpireVOS6, a grubość wewnątrz-waha i stężenie domieszkowania nierównomierność osiągnęły odpowiednio 1% i 2,6%.Górny cylinder grafitowy.

Obecnie producenci sprzętu krajowego, tacy jak Core Trzecie generacja i JSG, zaprojektowali i wprowadzili sprzęt epitaksjalny o podobnych funkcjach, ale nie były używane na dużą skalę.

Ogólnie rzecz biorąc, trzy rodzaje sprzętu mają własne cechy i zajmują pewien udział w rynku w różnych potrzebach aplikacji:

Horyzontalna struktura CVD na gorąco ściany ma ultra szybkie tempo wzrostu, jakość i jednorodność, proste działanie i konserwacja sprzętu oraz dojrzałe zastosowania produkcyjne na dużą skalę. Jednak ze względu na rodzaj pojedynczego wahacza i częstą konserwację wydajność produkcji jest niska; CVD z ciepłej ściennej CVD zwykle przyjmuje strukturę tacy 6 (kawałek) × 100 mm (4 cale) lub 8 (kawałek) × 150 mm (6 cali), co znacznie poprawia wydajność produkcji sprzętu pod względem pojemności produkcyjnej, ale trudno jest kontrolować spójność wielu elementów, a wydajność produkcji jest nadal największym problemem; Quasi-gorąca ściana pionowa CVD ma złożoną strukturę, a kontrola jakości wady jakościowej produkcji waflowej jest doskonała, co wymaga niezwykle bogatej konserwacji i korzystania z sprzętu.

Wraz z ciągłym rozwojem branży te trzy rodzaje sprzętu zostaną iteracyjnie zoptymalizowane i zaktualizowane pod względem struktury, a konfiguracja sprzętu stanie się coraz doskonała, odgrywając ważną rolę w dopasowywaniu specyfikacji wafli epitaksjalnych o różnych grubościach i wymaganiach dotyczących defektów.