Оптимизированный и переведенный контент об оборудовании для эпитаксиального выращивания карбида кремния

Подложки из карбида кремния (SiC) имеют многочисленные дефекты, препятствующие прямой обработке. Для создания пластин-чипов необходимо вырастить специальную монокристаллическую пленку на подложке SiC посредством эпитаксиального процесса. Эта пленка известна как эпитаксиальный слой. Почти все устройства SiC реализованы на эпитаксиальных материалах, а высококачественные гомоэпитаксиальные материалы SiC составляют основу для разработки устройств SiC. Характеристики эпитаксиальных материалов напрямую определяют производительность устройств SiC.

Сильноточные и высоконадежные SiC-устройства предъявляют жесткие требования к морфологии поверхности, плотности дефектов, однородности легирования и однородности толщины.эпитаксиальныйматериалы. Достижение больших размеров, низкой плотности дефектов и высокой однородности эпитаксии SiC стало критически важным для развития индустрии SiC.

Производство высококачественной эпитаксии SiC зависит от передовых процессов и оборудования. В настоящее время наиболее широко используемым методом эпитаксиального выращивания SiC являетсяХимическое осаждение из паровой фазы (CVD).CVD обеспечивает точный контроль толщины эпитаксиальной пленки и концентрации легирующих примесей, низкую плотность дефектов, умеренную скорость роста и автоматизированное управление процессом, что делает эту технологию надежной для успешного коммерческого применения.

SiC CVD-эпитаксииобычно используется CVD-оборудование с горячими или теплыми стенками. Высокие температуры роста (1500–1700°C) обеспечивают сохранение кристаллической формы 4H-SiC. В зависимости от соотношения направления потока газа и поверхности подложки реакционные камеры этих CVD-систем можно разделить на горизонтальные и вертикальные конструкции.

Качество эпитаксиальных печей SiC в основном оценивается по трем аспектам: характеристики эпитаксиального роста (включая однородность толщины, однородность легирования, уровень дефектов и скорость роста), температурные характеристики оборудования (включая скорость нагрева / охлаждения, максимальную температуру и однородность температуры). ) и рентабельность (включая цену за единицу продукции и производственную мощность).

Различия между тремя типами печей для эпитаксиального выращивания карбида кремния

1. Горизонтальные системы CVD с горячими стенками:

-Функции:Обычно используются системы выращивания большого размера с одной пластиной, приводимые в движение газовым флотационным вращением, обеспечивающие превосходные показатели внутри пластины.

-Репрезентативная модель:Pe1O6 компании LPE, обеспечивающий автоматическую загрузку/выгрузку пластин при температуре 900°C. Известен высокой скоростью роста, короткими эпитаксиальными циклами и стабильными характеристиками внутри пластины и между проходами.

-Производительность:Для 4-6-дюймовых эпитаксиальных пластин 4H-SiC толщиной ≤30 мкм достигается неравномерность толщины внутри пластины ≤2%, неоднородность концентрации легирующих примесей ≤5%, плотность поверхностных дефектов ≤1 см-² и отсутствие дефектов. площадь поверхности (ячейки 2 мм × 2 мм) ≥90%.

-Отечественные производители: Такие компании, как Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang и Nasset Intelligent, разработали аналогичное эпитаксиальное оборудование SiC для одной пластины с увеличенным производством.

2. Планетарные системы CVD с теплыми стенками:

-Функции:Используйте основания планетарного расположения для выращивания нескольких пластин за партию, что значительно повышает эффективность производства.

-Репрезентативные модели:Серии AIXG5WWC (8x150 мм) и G10-SiC (9x150 мм или 6x200 мм) от Aixtron.

-Производительность:Для 6-дюймовых эпитаксиальных пластин 4H-SiC толщиной ≤10 мкм достигается отклонение толщины между пластинами ± 2,5%, неравномерность толщины внутри пластины 2%, отклонение концентрации легирования между пластинами ± 5% и легирование внутри пластины. неравномерность концентрации <2%.

-Проблемы:Ограниченное внедрение на внутренних рынках из-за отсутствия данных о серийном производстве, технических барьеров в контроле температуры и поля потока, а также текущих исследований и разработок без крупномасштабного внедрения.

3. Вертикальные CVD-системы с квазигорячими стенками:

- Функции:Используйте внешнюю механическую помощь для высокоскоростного вращения подложки, уменьшая толщину пограничного слоя и улучшая скорость эпитаксиального роста, что дает преимущества в борьбе с дефектами.

- Репрезентативные модели:Однопластинчатые процессоры Nuflare EPIREVOS6 и EPIREVOS8.

-Производительность:Достигает скорости роста более 50 мкм/ч, контроля плотности поверхностных дефектов ниже 0,1 см-², а также неоднородности толщины внутри пластины и концентрации легирующей примеси 1% и 2,6% соответственно.

-Внутреннее развитие:Такие компании, как Xingsandai и Jingsheng Mechatronics, разработали подобное оборудование, но не добились его широкомасштабного использования.

Краткое содержание

Каждый из трех структурных типов оборудования для эпитаксиального выращивания карбида кремния имеет свои отличительные характеристики и занимает определенные сегменты рынка в зависимости от требований применения. Горизонтальное CVD с горячими стенками обеспечивает сверхбыстрые темпы роста, сбалансированное качество и однородность, но имеет более низкую эффективность производства из-за обработки одной пластины. Планетарный CVD с теплыми стенками значительно повышает эффективность производства, но сталкивается с трудностями при контроле согласованности нескольких пластин. Вертикальный CVD с квазигорячими стенками превосходно справляется с контролем дефектов, имеет сложную конструкцию и требует обширного технического обслуживания и опыта эксплуатации.

По мере развития отрасли итеративная оптимизация и модернизация этих структур оборудования будут приводить к созданию более совершенных конфигураций, играющих решающую роль в удовлетворении разнообразных требований к толщине и дефектам эпитаксиальных пластин.

Преимущества и недостатки различных печей для эпитаксиального выращивания карбида кремния

По мере постоянного развития отрасли эти три типа оборудования будут подвергаться итеративной структурной оптимизации и модернизации, что приведет к созданию все более совершенных конфигураций, соответствующих различным спецификациям эпитаксиальных пластин по толщине и требованиям к дефектам.