Различни технички правци на SiC епитаксијална печка за раст

Подлогите од силициум карбид имаат многу дефекти и не можат директно да се обработат. На нив треба да се одгледува специфичен еднокристален тенок филм преку епитаксијален процес за да се направат чипсови наполитанки. Овој тенок филм е епитаксијален слој. Речиси сите уреди со силициум карбид се реализираат на епитаксијални материјали. Висококвалитетните силициум карбид хомогени епитаксијални материјали се основа за развој на уреди со силициум карбид. Изведбата на епитаксијалните материјали директно ја одредува реализацијата на перформансите на уредите со силициум карбид.

Уредите со силициум карбид со висока струја и висока доверливост поставија построги барања за морфологијата на површината, густината на дефектот, допингот и униформноста на дебелината на епитаксијалните материјали. Голема големина, густина со мал дефект и висока униформностсилициум карбид епитаксијастана клучот за развојот на индустријата за силициум карбид.

Подготовка на висококвалитетнисилициум карбид епитаксијабара напредни процеси и опрема. Најшироко користен метод на епитаксијален раст на силициум карбид е хемиско таложење на пареа (CVD), кое ги има предностите на прецизна контрола на дебелината на епитаксијалниот филм и концентрацијата на допинг, помалку дефекти, умерена стапка на раст и автоматска контрола на процесот. Тоа е сигурна технологија која е успешно комерцијализирана.

Силициум карбид CVD епитаксијата генерално користи топол ѕид или топол ѕид CVD опрема, која обезбедува продолжување на епитаксијалниот слој 4H кристал SiC под услови на повисока температура на раст (1500-1700℃). По години на развој, CVD со топол ѕид или топол ѕид може да се подели на реактори со хоризонтална структура и реактори со вертикална вертикална структура според односот помеѓу насоката на протокот на влезниот гас и површината на подлогата.

Квалитетот на силициум карбид епитаксијална печка главно има три индикатори. Првиот е епитаксијалниот раст, вклучувајќи ја униформноста на дебелината, униформноста на допингот, стапката на дефекти и стапката на раст; втората е температурната изведба на самата опрема, вклучувајќи стапка на греење/ладење, максимална температура, температурна униформност; и конечно трошковните перформанси на самата опрема, вклучувајќи ја единечната цена и производствениот капацитет.

Разлики помеѓу три типа на силициум карбид епитаксијален раст печки

Хоризонтално CVD со топол ѕид, планетарен CVD со топол ѕид и вертикален CVD со квази-жежок ѕид се главните технолошки решенија за епитаксијална опрема што се комерцијално применети во оваа фаза. Трите техничка опрема имаат и свои карактеристики и можат да се изберат според потребите. Структурниот дијаграм е прикажан на сликата подолу:

Хоризонталниот CVD систем на топли ѕидови е генерално систем за раст со голема големина со една обланда, управуван од флотација и ротација на воздухот. Лесно е да се постигнат добри индикатори во нафора. Репрезентативниот модел е Pe1O6 на компанијата LPE во Италија. Оваа машина може да реализира автоматско полнење и истовар на наполитанки на 900℃. Главните карактеристики се висока стапка на раст, краток епитаксијален циклус, добра конзистентност во нафората и помеѓу печките итн. Има најголем удел на пазарот во Кина

Според официјалните извештаи на LPE, во комбинација со употребата на големите корисници, производите од епитаксијална обланда 4H-SiC од 100-150 mm (4-6 инчи) со дебелина помала од 30 μm произведени од епитаксиалната печка Pe1O6 можат стабилно да ги постигнат следните индикатори: нерамномерност на епитаксијална дебелина на интра-обланда ≤2%, нерамномерност на концентрацијата на допинг во интра-вафера ≤5%, густина на дефект на површината ≤1cm-2, површина без дефекти на површината (2mm×2mm единица ќелија) ≥90%.

Домашните компании како што се JSG, CETC 48, NAURA и NASO развија монолитна епитаксијална опрема од силициум карбид со слични функции и постигнаа пратки од големи размери. На пример, во февруари 2023 година, JSG објави 6-инчна епитаксијална опрема со двојна обланда SiC. Опремата ги користи горните и долните слоеви на горните и долните слоеви на графитните делови на реакционата комора за одгледување на две епитаксијални наполитанки во една печка, а горните и долните процесни гасови можат посебно да се регулираат, со температурна разлика од ≤ 5°C, што ефикасно го надополнува недостатокот на недоволниот производствен капацитет на монолитни хоризонтални епитаксијални печки. Клучниот резервен дел еДелови за полумесечина за обложување на SiC.На корисниците им доставуваме делови од полумесечина од 6 инчи и 8 инчи.

Планетарниот CVD систем со топол ѕид, со планетарен распоред на основата, се карактеризира со раст на повеќе наполитанки во една печка и висока излезна ефикасност. Репрезентативни модели се епитаксијалната опрема од сериите AIXG5WWC (8X150mm) и G10-SiC (9×150mm или 6×200mm) на Aixtron од Германија.

Според официјалниот извештај на Aixtron, 6-инчните 4H-SiC епитаксијални нафора производи со дебелина од 10μm произведени од епитаксијалната печка G10 можат стабилно да ги постигнат следните индикатори: отстапување на епитаксијалната дебелина меѓу нафора од ±2,5%, интра-нафора епитаксијална дебелина нерамномерност од 2%, отстапување на концентрацијата на допинг меѓу обландите од ±5%, нерамномерност на концентрацијата на допинг во интра-нафора <2%.

Досега овој тип на модел ретко се користи од домашните корисници, а податоците за сериското производство се недоволни, што до одреден степен ја ограничува неговата инженерска примена. Дополнително, поради високите технички бариери на епитаксијалните печки со повеќе нафора во однос на температурното поле и контролата на полето на проток, развојот на слична домашна опрема сè уште е во фаза на истражување и развој и нема алтернативен модел. Во меѓувреме , можеме да обезбедиме Aixtron Planetary susceptor како 6 инчи и 8 инчи со TaC слој или SiC слој.

Вертикалниот CVD систем со квази-жешки ѕид главно се ротира со голема брзина преку надворешна механичка помош. Неговата карактеристика е што дебелината на вискозниот слој е ефективно намалена со помал притисок во комората за реакција, а со тоа се зголемува стапката на епитаксијален раст. Во исто време, нејзината комора за реакција нема горен ѕид на кој може да се таложат SiC честички и не е лесно да се создадат предмети што паѓаат. Има вродена предност во контролата на дефектите. Репрезентативни модели се епитаксијалните печки со единечна обланда EPIREVOS6 и EPIREVOS8 на јапонската Nuflare.

Според Nuflare, стапката на раст на уредот EPIREVOS6 може да достигне повеќе од 50μm/h, а густината на површинскиот дефект на епитаксијалната обланда може да се контролира под 0,1cm-²; во однос на контролата на униформноста, инженерот на Nuflare, Јошиаки Даиго, ги пријави резултатите од униформноста на интра-нафора за епитаксијална обланда со дебелина од 10μm од 6 инчи, одгледувана со помош на EPIREVOS6, а дебелината на интра-нафора и нерамномерноста на концентрацијата на допинг достигнаа 1% и 2,6%, соодветно. Обезбедуваме делови од графит со висока чистота обложени со SiC какоГорен графитен цилиндар.

Во моментов, домашните производители на опрема, како што се Core Third Generation и JSG, дизајнираа и лансираа епитаксијална опрема со слични функции, но тие не беа користени во голем обем.

Генерално, трите типа на опрема имаат свои карактеристики и заземаат одреден удел на пазарот во различни потреби за примена:

Хоризонталната CVD структура на жешки ѕидови се карактеризира со ултра брза стапка на раст, квалитет и униформност, едноставно ракување и одржување на опремата и зрели апликации од големи размери. Сепак, поради типот на единечна обланда и честото одржување, ефикасноста на производството е ниска; топол ѕид планетарен CVD генерално прифаќа структура на фиока 6 (парче) × 100 mm (4 инчи) или 8 (парче) × 150 mm (6 инчи), што во голема мера ја подобрува производната ефикасност на опремата во однос на производствениот капацитет, но тешко е да се контролира конзистентноста на повеќе парчиња, а приносот на производството сè уште е најголемиот проблем; вертикалниот CVD на квази-жешкиот ѕид има сложена структура, а контролата на дефектите на квалитетот на производството на епитаксијална обланда е одлична, што бара исклучително богато искуство за одржување и користење на опремата.

Со континуираниот развој на индустријата, овие три типа опрема ќе бидат итеративно оптимизирани и надградени во однос на структурата, а конфигурацијата на опремата ќе станува сè посовршена, играјќи важна улога во усогласувањето на спецификациите на епитаксијалните наполитанки со различни дебелини и барања за дефекти.