Аптымізаваны і перакладзены кантэнт аб абсталяванні для эпітаксіяльнага вырошчвання карбіду крэмнія

Падкладкі з карбіду крэмнія (SiC) маюць шматлікія дэфекты, якія перашкаджаюць непасрэднай апрацоўцы. Каб стварыць чып-пласціну, на падкладцы з карбіда карбіда карбіда (SiC) трэба вырасціць пэўную монакрышталічную плёнку ў працэсе эпітаксіі. Гэтая плёнка вядомая як эпітаксійны пласт. Амаль усе прылады SiC створаны на аснове эпітаксіяльных матэрыялаў, а высакаякасныя гомаэпітаксіяльныя матэрыялы SiC складаюць аснову для распрацоўкі прылад SiC. Прадукцыйнасць эпітаксіяльных матэрыялаў непасрэдна вызначае прадукцыйнасць прылад SiC.

Моцныя токі і высоканадзейныя прылады SiC прад'яўляюць строгія патрабаванні да марфалогіі паверхні, шчыльнасці дэфектаў, аднастайнасці легіравання і аднастайнасці таўшчыніэпітаксіяльныматэрыялаў. Дасягненне вялікага памеру, нізкай шчыльнасці дэфектаў і высокай аднастайнасці SiC эпітаксіі стала вырашальным для развіцця прамысловасці SiC.

Вытворчасць высакаякаснай эпітаксіі SiC абапіраецца на перадавыя працэсы і абсталяванне. У цяперашні час найбольш шырока выкарыстоўваецца метад эпітаксіяльнага росту SiCХімічнае асаджэнне з паравой фазы (CVD).CVD забяспечвае дакладны кантроль над таўшчынёй эпітаксіяльнай плёнкі і канцэнтрацыяй допінгу, нізкай шчыльнасцю дэфектаў, умеранай хуткасцю росту і аўтаматызаваным кіраваннем працэсам, што робіць яго надзейнай тэхналогіяй для паспяховых камерцыйных прымянення.

SiC CVD эпітаксіязвычайна выкарыстоўвае абсталяванне CVD з гарачай або цёплай сценкай. Высокія тэмпературы росту (1500–1700°C) забяспечваюць захаванне крышталічнай формы 4H-SiC. На аснове ўзаемасувязі паміж кірункам патоку газу і паверхняй падкладкі рэакцыйныя камеры гэтых сістэм CVD можна класіфікаваць на гарызантальныя і вертыкальныя структуры.

Якасць эпітаксіяльных печаў з SiC у асноўным ацэньваецца па трох аспектах: прадукцыйнасць эпітаксіяльнага росту (уключаючы аднастайнасць таўшчыні, аднастайнасць легіравання, частату дэфектаў і хуткасць росту), тэмпературныя характарыстыкі абсталявання (уключаючы хуткасці нагрэву/астуджэння, максімальную тэмпературу і аднастайнасць тэмпературы). ), і эканамічная эфектыўнасць (уключаючы цану за адзінку і вытворчую магутнасць).

Адрозненні паміж трыма тыпамі эпітаксіяльных вырошчвальных печаў SiC

1. Гарызантальныя сістэмы CVD з гарачымі сценкамі:

-Асаблівасці:Як правіла, уключаюць сістэмы росту вялікіх памераў з адной пласцінай, якія кіруюцца кручэннем газавай флотацыйнай сістэмы, дасягаючы выдатных паказчыкаў унутры пласціны.

-Рэпрэзентатыўная мадэль:Pe1O6 LPE, здольны аўтаматызаваць загрузку/выгрузку пласцін пры 900°C. Вядомы высокімі тэмпамі росту, кароткімі цыкламі эпітаксіі і стабільнай прадукцыйнасцю ўнутры пласцін і паміж серыямі.

-Прадукцыйнасць:Для 4-6-цалевых эпітаксіяльных пласцін 4H-SiC таўшчынёй ≤30 мкм дасягаецца нераўнамернасць таўшчыні ўнутры пласціны ≤2%, нераўнамернасць канцэнтрацыі допінгу ≤5%, шчыльнасць павярхоўных дэфектаў ≤1 см² і адсутнасць дэфектаў. плошча паверхні (2 мм × 2 мм вочак) ≥90%.

-Айчынныя вытворцы: Такія кампаніі, як Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang і Nasset Intelligent, распрацавалі падобнае эпітаксіяльнае абсталяванне з SiC з адной пласцінай з павялічанай вытворчасцю.

2. Планетарныя сістэмы CVD з цёплымі сценкамі:

-Асаблівасці:Выкарыстоўвайце планетарныя падставы для росту некалькіх пласцін на партыю, значна паляпшаючы эфектыўнасць вытворчасці.

-Рэпрэзентатыўныя мадэлі:Серыі Aixtron AIXG5WWC (8x150 мм) і G10-SiC (9x150 мм або 6x200 мм).

-Прадукцыйнасць:Для 6-цалевых эпітаксіяльных пласцін 4H-SiC таўшчынёй ≤10 мкм дасягаецца адхіленне таўшчыні паміж пласцінамі ±2,5%, нераўнамернасць таўшчыні ўнутры пласцін 2%, адхіленне канцэнтрацыі легіравання паміж пласцінамі ±5% і легіраванне ўнутры пласцін нераўнамернасць канцэнтрацыі <2%.

-Выклікі:Абмежаванае распаўсюджванне на ўнутраных рынках з-за адсутнасці даных аб серыйнай вытворчасці, тэхнічных бар'ераў у кантролі тэмпературы і патоку, а таксама пастаянных даследаванняў і распрацовак без шырокамаштабнага ўкаранення.

3. Вертыкальныя сістэмы CVD з квазігарачай сценкай:

- Асаблівасці:Выкарыстанне знешняй механічнай дапамогі для высакахуткаснага кручэння падкладкі, памяншэння таўшчыні памежнага пласта і паляпшэння хуткасці эпітаксіяльнага росту з неад'емнымі перавагамі ў кантролі дэфектаў.

- Рэпрэзентатыўныя мадэлі:Аднапласціны Nuflare EPIREVOS6 і EPIREVOS8.

-Прадукцыйнасць:Дасягае хуткасці росту больш за 50 мкм/гадз, кантролю шчыльнасці павярхоўных дэфектаў ніжэй за 0,1 см-² і нераўнамернасці таўшчыні ўнутры пласціны і канцэнтрацыі допінгу 1% і 2,6% адпаведна.

-Унутранае развіццё:Такія кампаніі, як Xingsandai і Jingsheng Mechatronics, спраектавалі падобнае абсталяванне, але не дасягнулі шырокага выкарыстання.

Рэзюмэ

Кожны з трох структурных тыпаў абсталявання для эпітаксіяльнага вырошчвання SiC мае розныя характарыстыкі і займае пэўныя сегменты рынку ў залежнасці ад патрабаванняў прымянення. Гарызантальны CVD з гарачай сценкай забяспечвае звышхуткія тэмпы росту і збалансаваную якасць і аднастайнасць, але мае меншую эфектыўнасць вытворчасці з-за апрацоўкі адной пласцінай. Планетарны CVD з цёплымі сценкамі значна павышае эфектыўнасць вытворчасці, але сутыкаецца з праблемамі кантролю кансістэнцыі некалькіх пласцін. Вертыкальны CVD з квазі-гарачай сценкай адрозніваецца кантролем дэфектаў са складанай структурай і патрабуе шырокага абслугоўвання і вопыту эксплуатацыі.

Па меры развіцця галіны ітэрацыйная аптымізацыя і мадэрнізацыя ў гэтых структурах абсталявання прывядуць да ўсё больш удасканаленых канфігурацый, якія адыгрываюць вырашальную ролю ў задавальненні разнастайных спецыфікацый эпітаксіяльных пласцін па патрабаванням да таўшчыні і дэфектаў.

Перавагі і недахопы розных эпітаксіяльных вырошчвальных печаў SiC

З бесперапынным развіццём галіны гэтыя тры тыпы абсталявання будуць падвяргацца ітэрацыйнай структурнай аптымізацыі і мадэрнізацыі, што прывядзе да ўсё больш удасканаленых канфігурацый, якія адпавядаюць розным спецыфікацыям эпітаксіяльных пласцін па патрабаванням да таўшчыні і дэфектаў.