SiC эпитаксиалды өсу пешінің әртүрлі техникалық жолдары

Кремний карбидінің астары көптеген ақауларға ие және оларды тікелей өңдеуге болмайды. Чипті пластиналарды жасау үшін эпитаксиалды процесс арқылы оларға белгілі бір кристалды жұқа пленканы өсіру керек. Бұл жұқа қабық эпитаксиалды қабат болып табылады. Кремний карбидінің барлық дерлік құрылғылары эпитаксиалды материалдарда жүзеге асырылады. Жоғары сапалы кремний карбиді біртекті эпитаксиалды материалдар кремний карбиді құрылғыларын жасау үшін негіз болып табылады. Эпитаксиалды материалдардың өнімділігі кремний карбиді құрылғыларының өнімділігін жүзеге асыруды тікелей анықтайды.

Ток күші жоғары және жоғары сенімді кремний карбидті құрылғылар бетінің морфологиясына, ақаудың тығыздығына, легирлеуге және эпитаксиалды материалдардың қалыңдығының біркелкілігіне қатаң талаптар қойды. Үлкен өлшемді, аз ақаулы тығыздығы және жоғары біркелкілігікремний карбидінің эпитаксисікремний карбиді өнеркәсібінің дамуының кілтіне айналды.

Жоғары сапалы дайындаукремний карбидінің эпитаксисіозық процестер мен жабдықтарды қажет етеді. Ең көп қолданылатын кремний карбидінің эпитаксиалды өсу әдісі - химиялық бу тұндыру (CVD), ол эпитаксиалды қабықшаның қалыңдығын және легирлеу концентрациясын дәл бақылаудың, ақаулардың аз болуының, қалыпты өсу жылдамдығының және процесті автоматты басқарудың артықшылықтары бар. Бұл табысты коммерцияланған сенімді технология.

Кремний карбиді CVD эпитаксисі әдетте жоғары өсу температурасы жағдайында (1500-1700 ℃) эпитаксиалды қабат 4H кристалды SiC жалғасуын қамтамасыз ететін ыстық қабырға немесе жылы қабырға CVD жабдығын пайдаланады. Жылдар дамып келе жатқаннан кейін ыстық қабырға немесе жылы қабырға CVD кіретін газ ағынының бағыты мен субстрат беті арасындағы қатынасқа сәйкес көлденең көлденең құрылымды реакторларға және тік тік құрылымды реакторларға бөлуге болады.

Кремний карбидінің эпитаксиалды пешінің сапасы негізінен үш көрсеткішке ие. Біріншісі - эпитаксиалды өсу өнімділігі, оның ішінде қалыңдықтың біркелкілігі, қоспалардың біркелкілігі, ақау жылдамдығы және өсу жылдамдығы; екіншісі - қыздыру/салқындату жылдамдығын, максималды температураны, температураның біркелкілігін қоса алғанда, жабдықтың өзінің температуралық көрсеткіштері; және сайып келгенде, жабдықтың өзіндік құнының өнімділігі, оның ішінде бірлік бағасы мен өндірістік қуаттылық.

Кремний карбидінің эпитаксиалды өсу пештерінің үш түрі арасындағы айырмашылықтар

Ыстық қабырға көлденең CVD, жылы қабырға планетарлық CVD және квази-ыстық қабырға тік CVD осы кезеңде коммерциялық қолданылған эпитаксиалды жабдықтың негізгі технологиялық шешімдері болып табылады. Үш техникалық жабдықтың да өзіндік сипаттамалары бар және оларды қажеттіліктерге сәйкес таңдауға болады. Құрылым диаграммасы төмендегі суретте көрсетілген:

Ыстық қабырғадағы көлденең CVD жүйесі әдетте ауа флотациясы мен айналуымен басқарылатын бір вафельді үлкен өлшемді өсу жүйесі болып табылады. Жақсы индикаторларға қол жеткізу оңай. Өкілдік үлгісі Италиядағы LPE компаниясының Pe1O6 болып табылады. Бұл машина пластиналарды 900 ℃ температурада автоматты түрде тиеуді және түсіруді жүзеге асыра алады. Негізгі ерекшеліктері - жоғары өсу қарқыны, қысқа эпитаксиалды цикл, пластинаның ішінде және пештер арасындағы жақсы консистенция және т.б. Ол Қытайдағы ең жоғары нарық үлесіне ие.

LPE ресми есептеріне сәйкес, негізгі пайдаланушылардың пайдалануымен біріктірілген, Pe1O6 эпитаксиалды пеші шығарған қалыңдығы 30 мкм-ден аз 100-150 мм (4-6 дюйм) 4H-SiC эпитаксиалды пластиналар келесі көрсеткіштерге тұрақты түрде қол жеткізе алады: пластинаның ішілік эпитаксиалды қалыңдығы біркелкі емес ≤2%, пластинаның ішіндегі қоспа концентрациясы біркелкі емес ≤5%, беттік ақаудың тығыздығы ≤1см-2, бетінің ақаусыз ауданы (2мм×2мм бірлік ұяшық) ≥90%.

JSG, CETC 48, NAURA және NASO сияқты отандық компаниялар ұқсас функциялары бар монолитті кремний карбидті эпитаксистік жабдықты жасап, ауқымды жөнелтілімдерге қол жеткізді. Мысалы, 2023 жылдың ақпанында JSG 6 дюймдік қос пластиналы SiC эпитаксиалды жабдығын шығарды. Жабдық реакция камерасының графит бөліктерінің жоғарғы және төменгі қабаттарының жоғарғы және төменгі қабаттарын бір пеште екі эпитаксиалды пластинаны өсіру үшін пайдаланады, ал жоғарғы және төменгі технологиялық газдарды ≤ температура айырмашылығымен бөлек реттеуге болады. 5°C, бұл монолитті көлденең эпитаксиалды пештердің жеткіліксіз өндірістік қуатының кемшілігін тиімді түрде толтырады. Негізгі қосалқы бөлігі болып табылады.SiC жабыны жарты ай бөліктері.Біз пайдаланушыларға 6 дюймдік және 8 дюймдік жарты ай бөліктерін жеткіземіз.

Негіздің планетарлық орналасуы бар жылы қабырғалы планетарлық CVD жүйесі бір пеште бірнеше пластинаның өсуімен және жоғары өнімділікпен сипатталады. Өкілдік модельдер Германияның Aixtron компаниясының AIXG5WWC (8X150мм) және G10-SiC (9×150мм немесе 6×200мм) сериялы эпитаксистік жабдығы болып табылады.

Aixtron ресми есебіне сәйкес, G10 эпитаксиалды пеші шығарған қалыңдығы 10 мкм болатын 6 дюймдік 4H-SiC эпитаксиалды пластинка өнімдері келесі көрсеткіштерге тұрақты түрде қол жеткізе алады: пластинаның эпитаксиалды қалыңдығының ±2,5% ауытқуы, пластинаның ішіндегі эпитаксиалды қалыңдығы. біркелкі емес 2%, пластиналар аралық қоспа концентрациясының ауытқуы ±5%, пластинаның ішіндегі қоспа концентрациясы біркелкі емес <2%.

Осы уақытқа дейін модельдің бұл түрін отандық пайдаланушылар сирек пайдаланады, ал сериялық өндіріс деректері жеткіліксіз, бұл белгілі бір дәрежеде оның инженерлік қолдануын шектейді. Сонымен қатар, температура өрісі мен ағынды өрісті бақылау тұрғысынан көп пластиналы эпитаксиалды пештердің жоғары техникалық кедергілеріне байланысты ұқсас отандық жабдықты әзірлеу әлі де ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық сатыда, ал балама модель жоқ. ,біз Aixtron Planetary сенсорын 6 дюйм және 8 дюйм сияқты TaC немесе SiC жабыны бар қамтамасыз ете аламыз.

Квази-ыстық қабырғалы тік CVD жүйесі негізінен сыртқы механикалық көмек арқылы жоғары жылдамдықпен айналады. Оның сипаттамасы тұтқыр қабаттың қалыңдығы төменгі реакция камерасының қысымымен тиімді төмендейді, осылайша эпитаксиалды өсу жылдамдығын арттырады. Сонымен бірге оның реакциялық камерасында SiC бөлшектерін қоюға болатын жоғарғы қабырғасы жоқ, құлап жатқан заттарды шығару оңай емес. Оның ақауларды бақылауда өзіндік артықшылығы бар. Өкілдік модельдер жапондық Nuflare фирмасының EPIREVOS6 және EPIREVOS8 бір пластиналы эпитаксиалды пештері болып табылады.

Nuflare мәліметтері бойынша, EPIREVOS6 құрылғысының өсу жылдамдығы 50 мкм/сағ-тан асуы мүмкін, ал эпитаксиалды пластинаның беткі ақауларының тығыздығын 0,1 см-² төмен бақылауға болады; біркелкі бақылау тұрғысынан Nuflare инженері Йошиаки Дайго EPIREVOS6 көмегімен өсірілген 10 мкм қалыңдығы 6 дюймдік эпитаксиалды пластинаның пластинаның ішіндегі біркелкі нәтижелерін хабарлады және пластинаның ішіндегі қалыңдығы мен қоспа концентрациясының біркелкі еместігі сәйкесінше 1% және 2,6% жетті. Біз SiC қапталған жоғары таза графит бөлшектерін ұсынамызЖоғарғы графит цилиндрі.

Қазіргі уақытта Core Third Generation және JSG сияқты отандық жабдық өндірушілері ұқсас функциялары бар эпитаксиалды жабдықты жобалап, іске қосты, бірақ олар кең ауқымда пайдаланылмаған.

Жалпы алғанда, жабдықтың үш түрінің өзіндік сипаттамалары бар және әртүрлі қолдану қажеттіліктерінде нарықтың белгілі бір үлесін алады:

Ыстық қабырғаның көлденең CVD құрылымы ультра жылдам өсу қарқынын, сапасы мен біркелкілігін, қарапайым жабдықты пайдалану және техникалық қызмет көрсетуді және жетілген кең ауқымды өндірістік қолданбаларды ұсынады. Дегенмен, бір вафельді түріне және жиі техникалық қызмет көрсетуге байланысты өндіріс тиімділігі төмен; Жылы қабырғаға арналған планеталық CVD әдетте 6 (дана) × 100 мм (4 дюйм) немесе 8 (дана) × 150 мм (6 дюйм) науа құрылымын қабылдайды, бұл өндірістік қуат тұрғысынан жабдықтың өндірістік тиімділігін айтарлықтай жақсартады, бірақ бірнеше бөліктердің консистенциясын бақылау қиын, ал өндіріс өнімділігі әлі де ең үлкен мәселе болып табылады; квази-ыстық қабырға тік CVD күрделі құрылымға ие және эпитаксиалды пластиналар өндірісінің сапа ақауларын бақылау өте жақсы, бұл өте бай жабдыққа техникалық қызмет көрсетуді және пайдалану тәжірибесін талап етеді.

Өнеркәсіптің үздіксіз дамуымен жабдықтың осы үш түрі құрылымы жағынан итеративті түрде оңтайландырылатын және жаңартылатын болады, ал жабдықтың конфигурациясы барған сайын жетілдіріліп, әртүрлі қалыңдықтағы және эпитаксиалды пластинкалардың сипаттамаларына сәйкес келуде маңызды рөл атқарады. ақауларға қойылатын талаптар.