Оптимизирана и преведена содржина на опрема за епитаксијален раст на силициум карбид

Подлогите од силициум карбид (SiC) имаат бројни дефекти кои ја спречуваат директната обработка. За да се создадат наполитанки со чип, специфичен еднокристален филм мора да се одгледува на подлогата на SiC преку епитаксијален процес. Овој филм е познат како епитаксијален слој. Скоро сите уреди на SiC се изработени на епитаксијални материјали, а висококвалитетните хомоепитаксијални SiC материјали ја формираат основата за развој на уредите SiC. Изведбата на епитаксијалните материјали директно ги одредува перформансите на уредите SiC.

SiC уредите со висока струја и висока доверливост наметнуваат строги барања за морфологијата на површината, густината на дефектот, униформноста на допингот и униформноста на дебелината наепитаксијаленматеријали. Постигнувањето на голема големина, густина со ниски дефекти и епитаксијата на SiC со висока униформност стана критично за развојот на индустријата за SiC.

Производството на висококвалитетна епитаксија на SiC се потпира на напредни процеси и опрема. Во моментов, најшироко користен метод за епитаксијален раст на SiC еХемиско таложење на пареа (CVD).CVD нуди прецизна контрола врз дебелината на епитаксијалниот филм и концентрацијата на допинг, мала густина на дефекти, умерена стапка на раст и автоматска контрола на процесот, што ја прави сигурна технологија за успешни комерцијални апликации.

SiC CVD епитаксијагенерално користи CVD опрема со жешки или топли ѕидови. Високите температури на раст (1500–1700°C) обезбедуваат продолжување на кристалната форма 4H-SiC. Врз основа на односот помеѓу насоката на протокот на гасот и површината на подлогата, реакционите комори на овие CVD системи може да се класифицираат во хоризонтални и вертикални структури.

Квалитетот на епитаксијалните печки на SiC главно се оценува од три аспекти: перформанси на епитаксијален раст (вклучувајќи ја униформноста на дебелината, униформноста на допингот, стапката на дефекти и стапката на раст), температурните перформанси на опремата (вклучувајќи стапки на греење/ладење, максимална температура и температурна униформност ), и економичноста (вклучувајќи ја единечната цена и производниот капацитет).

Разлики помеѓу три типа на SiC епитаксијални печки за раст

1. Хоризонтални CVD системи со топол ѕид:

-Карактеристики:Генерално се одликуваат со системи за раст со големи димензии со една обланда, поттикнати од ротација на плутање на гас, со што се постигнуваат одлични индикатори за интра-нафора.

-Репрезентативен модел:Pe1O6 на LPE, способен за автоматско полнење/растовар на нафора на 900°C. Познат по високите стапки на раст, кратки епитаксијални циклуси и конзистентни перформанси во нафора и меѓу трчање.

-Изведба:За 4-6 инчни епитаксијални наполитанки 4H-SiC со дебелина ≤30μm, се постигнува нерамномерност на дебелината на интра-нафора ≤2%, нерамномерност на концентрацијата на допинг ≤5%, густина на дефект на површината ≤1 cm-² и без дефекти површина (клетки 2mm×2mm) ≥90%.

-Домашни производители: Компаниите како Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang и Nasset Intelligent развија слична SiC-епитаксијална опрема со единечна обланда со зголемено производство.

2. Планетарни CVD системи со топол ѕид:

-Карактеристики:Користете ги базите на планетарниот распоред за раст на повеќе обланди по серија, што значително ја подобрува излезната ефикасност.

-Репрезентативни модели:Сериите AIXG5WWC (8x150mm) и G10-SiC (9x150mm или 6x200mm) на Aixtron.

-Изведба:За 6-инчни епитаксијални обланди 4H-SiC со дебелина ≤10μm, се постигнува отстапување на дебелината меѓу обландите ±2,5%, нерамномерност на дебелината во внатрешноста на нафора 2%, отстапување на концентрацијата на допинг меѓу обландите ±5%, и интра-нафора допинг концентрација нерамномерност <2%.

-Предизвици:Ограничено усвојување на домашните пазари поради недостаток на податоци за сериско производство, технички бариери во контролата на температурата и полето на проток и тековно истражување и развој без имплементација од големи размери.

3. Вертикални CVD системи со квази-жешки ѕидови:

- Карактеристики:Користете надворешна механичка помош за ротирање на подлогата со голема брзина, намалување на дебелината на граничниот слој и подобрување на стапката на епитаксијален раст, со својствени предности во контролата на дефектите.

- Репрезентативни модели:Нуфларе единечна обланда EPIREVOS6 и EPIREVOS8.

-Изведба:Постигнува стапки на раст над 50 μm/h, контрола на густината на површинските дефекти под 0,1 cm-² и дебелина на нафора и нерамномерност на допинг концентрација од 1% и 2,6%, соодветно.

-Домашен развој:Компаниите како Xingsandai и Jingsheng Mechatronics дизајнираа слична опрема, но не постигнаа употреба во големи размери.

Резиме

Секој од трите структурни типови на SiC опрема за епитаксијален раст има посебни карактеристики и зафаќа специфични пазарни сегменти врз основа на барањата за апликација. Хоризонталниот CVD со топли ѕидови нуди ултра брзи стапки на раст и избалансиран квалитет и униформност, но има помала производна ефикасност поради обработката со една обланда. Планетарниот CVD со топли ѕидови значително ја подобрува ефикасноста на производството, но се соочува со предизвици во контролата на конзистентноста на повеќе обланди. Вертикална CVD со квази-жешки ѕидови се истакнува во контролата на дефекти со сложена структура и бара долгогодишно одржување и оперативно искуство.

Како што индустријата еволуира, итеративната оптимизација и надградбите на овие структури на опремата ќе доведат до сè порафинирани конфигурации, играјќи клучна улога во исполнувањето на различните спецификации за епитаксијални нафора за барањата за дебелина и дефекти.

Предности и недостатоци на различните SiC печки за епитаксијален раст

Со континуиран развој на индустријата, овие три типа на опрема ќе претрпат повторлива структурна оптимизација и надградба, што ќе доведе до сè порафинирани конфигурации кои одговараат на различни спецификации за епитаксијални нафора за барањата за дебелина и дефекти.