Оптимизован и преведен садржај на опреми за епитаксијални раст од силицијум карбида

Подлоге од силицијум карбида (СиЦ) имају бројне дефекте који спречавају директну обраду. Да би се направиле плочице чипа, специфичан монокристални филм мора да се узгаја на СиЦ супстрату кроз епитаксијални процес. Овај филм је познат као епитаксијални слој. Скоро сви СиЦ уређаји су реализовани на епитаксијалним материјалима, а висококвалитетни хомоепитаксијални СиЦ материјали чине основу за развој СиЦ уређаја. Перформансе епитаксијалних материјала директно одређују перформансе СиЦ уређаја.

СиЦ уређаји високе струје и високе поузданости намећу строге захтеве за морфологију површине, густину дефеката, униформност допинга и униформност дебљинеепитаксијалнематеријала. Постизање СиЦ епитаксије велике величине, мале густине дефеката и високе униформности је постало критично за развој СиЦ индустрије.

Производња висококвалитетне СиЦ епитаксије ослања се на напредне процесе и опрему. Тренутно, најчешће коришћена метода за епитаксијални раст СиЦ јеХемијско таложење паре (ЦВД).ЦВД нуди прецизну контролу над дебљином епитаксијалног филма и концентрацијом допинга, ниском густином дефеката, умереном стопом раста и аутоматизованом контролом процеса, што га чини поузданом технологијом за успешне комерцијалне примене.

СиЦ ЦВД епитаксијагенерално користи ЦВД опрему са топлим или топлим зидом. Високе температуре раста (1500–1700°Ц) обезбеђују наставак кристалног облика 4Х-СиЦ. На основу односа између правца струјања гаса и површине супстрата, реакционе коморе ових ЦВД система могу се класификовати на хоризонталне и вертикалне структуре.

Квалитет СиЦ епитаксијалних пећи се углавном оцењује на основу три аспекта: епитаксијалне перформансе раста (укључујући уједначеност дебљине, униформност допинга, стопу дефекта и брзину раста), температурне перформансе опреме (укључујући брзине грејања/хлађења, максималну температуру и уједначеност температуре ), и исплативост (укључујући јединичну цену и производни капацитет).

Разлике између три типа СиЦ епитаксијалних пећи за раст

1. Хоризонтални ЦВД системи са врућим зидом:

-Карактеристике:Генерално имају системе раста велике величине са једном вафером вођене ротацијом гаса, постижући одличне метрике унутар вафера.

-Репрезентативни модел:ЛПЕ-ов Пе1О6, способан за аутоматизовано пуњење/празњење плочица на 900°Ц. Познат по високим стопама раста, кратким епитаксијалним циклусима и доследним перформансама унутар плочице и између циклуса.

-Перформансе:За епитаксијалне плочице од 4-6 инча 4Х-СиЦ дебљине ≤30μм, постиже се неуједначеност дебљине унутар плочице ≤2%, неуједначеност концентрације допинга ≤5%, густина површинских дефеката ≤1 цм-² и без дефеката површина (2мм×2мм ћелије) ≥90%.

-Домаћи произвођачи: Компаније као што су Јингсхенг Мецхатроницс, ЦЕТЦ 48, Нортх Хуацхуанг и Нассет Интеллигент развиле су сличну СиЦ епитаксијалну опрему са једном вафером са повећаном производњом.

2. Планетарни ЦВД системи топлог зида:

-Карактеристике:Користите основе планетарног распореда за раст више плоча по серији, значајно побољшавајући излазну ефикасност.

-Репрезентативни модели:Аиктрон-ове серије АИКСГ5ВВЦ (8к150мм) и Г10-СиЦ (9к150мм или 6к200мм).

-Перформансе:За 6-инчне 4Х-СиЦ епитаксијалне плочице са дебљином ≤10μм, постиже се одступање дебљине међу вафла ±2,5%, неуједначеност дебљине унутар вафера 2%, одступање концентрације допинга између плочица ±5% и допирање унутар вафла неуједначеност концентрације <2%.

-Изазови:Ограничено усвајање на домаћим тржиштима због недостатка података о серијској производњи, техничких баријера у контроли температуре и поља протока и текућег истраживања и развоја без имплементације великих размера.

3. Вертикални ЦВД системи са квази врућим зидом:

- Карактеристике:Користите спољну механичку помоћ за брзу ротацију подлоге, смањење дебљине граничног слоја и побољшање епитаксијалне брзине раста, са инхерентним предностима у контроли дефеката.

- Репрезентативни модели:Нуфларе'с сингле-вафер ЕПИРЕВОС6 и ЕПИРЕВОС8.

-Перформансе:Постиже стопе раста преко 50 μм/х, контролу површинске густине дефекта испод 0,1 цм-², и дебљину унутар плочице и неуједначеност концентрације допинга од 1% и 2,6%, респективно.

-Домаћи развој:Компаније попут Ксингсандаи и Јингсхенг Мецхатроницс дизајнирале су сличну опрему, али нису постигле широку употребу.

Резиме

Сваки од три структурна типа опреме за епитаксијални раст СиЦ има различите карактеристике и заузима специфичне тржишне сегменте на основу захтева примене. Хоризонтални ЦВД са врућим зидом нуди ултра брзе стопе раста и уравнотежен квалитет и униформност, али има нижу ефикасност производње због обраде једне плочице. Планетарни ЦВД са топлим зидом значајно побољшава ефикасност производње, али се суочава са изазовима у контроли конзистенције више плоча. Вертикални ЦВД са квази врућим зидом се истиче у контроли кварова са сложеном структуром и захтева опсежно одржавање и оперативно искуство.

Како се индустрија развија, итеративна оптимизација и надоградње ове структуре опреме ће довести до све префињенијих конфигурација, играјући кључну улогу у испуњавању различитих спецификација епитаксијалне плочице за дебљину и захтеве за дефектима.

Предности и недостаци различитих СиЦ епитаксијалних пећи за раст

Са сталним развојем индустрије, ова три типа опреме ће бити подвргнута итеративној структурној оптимизацији и надоградњи, што ће довести до све рафинисанијих конфигурација које одговарају различитим спецификацијама епитаксијалне плочице за дебљину и захтеве за дефектима.