Βελτιστοποιημένο και μεταφρασμένο περιεχόμενο σε εξοπλισμό επιταξιακής ανάπτυξης καρβιδίου πυριτίου

Τα υποστρώματα καρβιδίου του πυριτίου (SiC) έχουν πολλά ελαττώματα που εμποδίζουν την άμεση επεξεργασία. Για τη δημιουργία τσιπ γκοφρέτες, ένα συγκεκριμένο μονοκρυσταλλικό φιλμ πρέπει να αναπτυχθεί στο υπόστρωμα SiC μέσω μιας επιταξιακής διαδικασίας. Αυτό το φιλμ είναι γνωστό ως επιταξιακό στρώμα. Σχεδόν όλες οι συσκευές SiC κατασκευάζονται σε επιταξιακά υλικά και τα υψηλής ποιότητας ομοεπιταξιακά υλικά SiC αποτελούν τη βάση για την ανάπτυξη συσκευών SiC. Η απόδοση των επιταξιακών υλικών καθορίζει άμεσα την απόδοση των συσκευών SiC.

Οι συσκευές SiC υψηλού ρεύματος και υψηλής αξιοπιστίας επιβάλλουν αυστηρές απαιτήσεις για τη μορφολογία της επιφάνειας, την πυκνότητα ελαττώματος, την ομοιομορφία ντόπινγκ και την ομοιομορφία πάχους τουεπιταξιακόςυλικά. Η επίτευξη μεγάλου μεγέθους, χαμηλής πυκνότητας ελαττώματος και υψηλής ομοιομορφίας επίτασης SiC έχει καταστεί κρίσιμη για την ανάπτυξη της βιομηχανίας SiC.

Η παραγωγή υψηλής ποιότητας επιτάξεως SiC βασίζεται σε προηγμένες διαδικασίες και εξοπλισμό. Επί του παρόντος, η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την επιταξιακή ανάπτυξη του SiC είναιΕναπόθεση χημικών ατμών (CVD).Το CVD προσφέρει ακριβή έλεγχο στο πάχος της επιταξιακής μεμβράνης και τη συγκέντρωση ντόπινγκ, χαμηλή πυκνότητα ελαττώματος, μέτριο ρυθμό ανάπτυξης και αυτοματοποιημένο έλεγχο διαδικασίας, καθιστώντας το μια αξιόπιστη τεχνολογία για επιτυχημένες εμπορικές εφαρμογές.

SiC CVD επιταξίαγενικά χρησιμοποιεί εξοπλισμό CVD θερμού ή θερμού τοίχου. Οι υψηλές θερμοκρασίες ανάπτυξης (1500–1700°C) διασφαλίζουν τη συνέχιση της κρυσταλλικής μορφής 4H-SiC. Με βάση τη σχέση μεταξύ της κατεύθυνσης ροής αερίου και της επιφάνειας του υποστρώματος, οι θάλαμοι αντίδρασης αυτών των συστημάτων CVD μπορούν να ταξινομηθούν σε οριζόντιες και κάθετες δομές.

Η ποιότητα των επιταξιακών κλιβάνων SiC κρίνεται κυρίως από τρεις πτυχές: απόδοση επιταξιακής ανάπτυξης (συμπεριλαμβανομένης της ομοιομορφίας πάχους, της ομοιομορφίας ντόπινγκ, του ρυθμού ελαττώματος και του ρυθμού ανάπτυξης), της απόδοσης θερμοκρασίας του εξοπλισμού (συμπεριλαμβανομένων των ρυθμών θέρμανσης/ψύξης, μέγιστη θερμοκρασία και ομοιομορφία θερμοκρασίας ), και τη σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας (συμπεριλαμβανομένης της τιμής μονάδας και της παραγωγικής ικανότητας).

Διαφορές μεταξύ τριών τύπων επιταξιακών κλιβάνων ανάπτυξης SiC

1. Οριζόντια συστήματα καρδιοαναπνευστικής ανεπάρκειας θερμού τοίχου:

-Χαρακτηριστικά:Γενικά διαθέτουν συστήματα ανάπτυξης μεγάλου μεγέθους μονής πλακέτας που οδηγούνται από περιστροφή επίπλευσης αερίου, επιτυγχάνοντας εξαιρετικές μετρήσεις εντός πλακιδίων.

- Αντιπροσωπευτικό Μοντέλο:Pe1O6 της LPE, με δυνατότητα αυτόματης φόρτωσης/εκφόρτωσης γκοφρέτας στους 900°C. Γνωστό για τους υψηλούς ρυθμούς ανάπτυξης, τους σύντομους επιταξιακούς κύκλους και τη σταθερή απόδοση εντός και ενδιάμεσης λειτουργίας.

-Εκτέλεση:Για επιταξιακές γκοφρέτες 4-6 ιντσών 4H-SiC με πάχος ≤30μm, επιτυγχάνει ανομοιομορφία πάχους εντός πλακιδίου ≤2%, ανομοιομορφία συγκέντρωσης ντόπινγκ ≤5%, πυκνότητα επιφανειακών ελαττωμάτων ≤1 cm-² και χωρίς ελαττώματα εμβαδόν επιφάνειας (κελιά 2mm×2mm) ≥90%.

-Εγχώριοι Κατασκευαστές: Εταιρείες όπως η Jingsheng Mechatronics, η CETC 48, η North Huachuang και η Nasset Intelligent έχουν αναπτύξει παρόμοιο επιταξιακό εξοπλισμό SiC μονής γκοφρέτας με κλιμακούμενη παραγωγή.

2. Πλανητικά συστήματα CVD θερμού τοίχου:

-Χαρακτηριστικά:Χρησιμοποιήστε βάσεις πλανητικής διάταξης για ανάπτυξη πολλαπλών δισκίων ανά παρτίδα, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση της παραγωγής.

-Αντιπροσωπευτικά μοντέλα:Οι σειρές AIXG5WWC (8x150mm) και G10-SiC (9x150mm ή 6x200mm) της Aixtron.

-Εκτέλεση:Για επιταξιακές γκοφρέτες 6 ιντσών 4H-SiC με πάχος ≤10μm, επιτυγχάνει απόκλιση πάχους μεταξύ πλακιδίων ±2,5%, ανομοιομορφία πάχους εντός πλακιδίων 2%, απόκλιση συγκέντρωσης ντόπινγκ μεταξύ πλακιδίων ±5%, και ενδοφλέβια ντόπινγκ ανομοιομορφία συγκέντρωσης <2%.

-Προκλήσεις:Περιορισμένη υιοθέτηση στις εγχώριες αγορές λόγω έλλειψης δεδομένων παραγωγής παρτίδας, τεχνικών φραγμών στον έλεγχο της θερμοκρασίας και του πεδίου ροής και της συνεχιζόμενης Ε&Α χωρίς εφαρμογή μεγάλης κλίμακας.

3. Κατακόρυφα συστήματα CVD οιονεί θερμού τοίχου:

- Χαρακτηριστικά:Χρησιμοποιήστε εξωτερική μηχανική υποβοήθηση για την περιστροφή του υποστρώματος υψηλής ταχύτητας, τη μείωση του πάχους του οριακού στρώματος και τη βελτίωση του επιταξιακού ρυθμού ανάπτυξης, με εγγενή πλεονεκτήματα στον έλεγχο των ελαττωμάτων.

- Αντιπροσωπευτικά Μοντέλα:Η μονή γκοφρέτα EPIREVOS6 και EPIREVOS8 της Nuflare.

-Εκτέλεση:Επιτυγχάνει ρυθμούς ανάπτυξης πάνω από 50μm/h, έλεγχο πυκνότητας επιφανειακών ελαττωμάτων κάτω από 0,1 cm-², και πάχος εντός πλακιδίου και ανομοιομορφία συγκέντρωσης ντόπινγκ 1% και 2,6%, αντίστοιχα.

-Εσωτερική Ανάπτυξη:Εταιρείες όπως η Xingsandai και η Jingsheng Mechatronics έχουν σχεδιάσει παρόμοιο εξοπλισμό αλλά δεν έχουν επιτύχει μεγάλη χρήση.

Περίληψη

Καθένας από τους τρεις δομικούς τύπους εξοπλισμού επιταξιακής ανάπτυξης SiC έχει ξεχωριστά χαρακτηριστικά και καταλαμβάνει συγκεκριμένα τμήματα της αγοράς με βάση τις απαιτήσεις εφαρμογής. Το οριζόντιο CVD με ζεστό τοίχωμα προσφέρει εξαιρετικά γρήγορους ρυθμούς ανάπτυξης και ισορροπημένη ποιότητα και ομοιομορφία, αλλά έχει χαμηλότερη απόδοση παραγωγής λόγω της επεξεργασίας ενός πλακιδίου. Το πλανητικό CVD με θερμό τοίχωμα ενισχύει σημαντικά την αποδοτικότητα της παραγωγής, αλλά αντιμετωπίζει προκλήσεις στον έλεγχο της συνέπειας πολλαπλών πλακιδίων. Η κατακόρυφη CVD με σχεδόν ζεστό τοίχο υπερέχει στον έλεγχο ελαττωμάτων με πολύπλοκη δομή και απαιτεί εκτενή εμπειρία συντήρησης και λειτουργίας.

Καθώς η βιομηχανία εξελίσσεται, η επαναληπτική βελτιστοποίηση και αναβαθμίσεις σε αυτές τις δομές εξοπλισμού θα οδηγήσουν σε ολοένα και πιο εκλεπτυσμένες διαμορφώσεις, διαδραματίζοντας κρίσιμους ρόλους στην εκπλήρωση διαφορετικών προδιαγραφών επιταξιακής γκοφρέτας για απαιτήσεις πάχους και ελαττωμάτων.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα διαφορετικών κλιβάνων επιταξιακής ανάπτυξης SiC

Με τη συνεχή ανάπτυξη της βιομηχανίας, αυτοί οι τρεις τύποι εξοπλισμού θα υποβληθούν σε επαναληπτική δομική βελτιστοποίηση και αναβάθμιση, οδηγώντας σε όλο και πιο εκλεπτυσμένες διαμορφώσεις που ταιριάζουν με διάφορες προδιαγραφές επιταξιακής γκοφρέτας για απαιτήσεις πάχους και ελαττωμάτων.