SiC epitaxial वृद्धि भट्टी को विभिन्न प्राविधिक मार्गहरू

सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेटहरूमा धेरै दोषहरू छन् र सीधा प्रशोधन गर्न सकिँदैन। चिप वेफरहरू बनाउनको लागि एपिटेक्सियल प्रक्रिया मार्फत तिनीहरूमा एक विशिष्ट एकल क्रिस्टल पातलो फिल्म बढाउनुपर्छ। यो पातलो फिल्म एपिटेक्सियल तह हो। लगभग सबै सिलिकन कार्बाइड उपकरणहरू epitaxial सामग्री मा महसुस गरिन्छ। उच्च गुणस्तर सिलिकन कार्बाइड सजातीय epitaxial सामाग्री सिलिकन कार्बाइड यन्त्रहरूको विकासको लागि आधार हो। एपिटेक्सियल सामग्रीको प्रदर्शनले सिलिकन कार्बाइड उपकरणहरूको प्रदर्शनको प्राप्तिलाई प्रत्यक्ष रूपमा निर्धारण गर्दछ।

उच्च-वर्तमान र उच्च-विश्वसनीयता सिलिकन कार्बाइड उपकरणहरूले सतह मोर्फोलोजी, दोष घनत्व, डोपिङ र एपिटेक्सियल सामग्रीको मोटाई एकरूपतामा थप कडा आवश्यकताहरू राखेका छन्। ठूलो आकार, कम दोष घनत्व र उच्च एकरूपतासिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सीसिलिकन कार्बाइड उद्योग को विकास को लागि कुञ्जी भएको छ।

उच्च गुणस्तरको तयारीसिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सीउन्नत प्रक्रिया र उपकरण चाहिन्छ। सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सियल वृद्धि विधि रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD) हो, जसमा एपिटेक्सियल फिल्म मोटाई र डोपिङ एकाग्रता, कम दोषहरू, मध्यम वृद्धि दर, र स्वचालित प्रक्रिया नियन्त्रणको सटीक नियन्त्रणको फाइदाहरू छन्। यो एक भरपर्दो प्रविधि हो जुन सफलतापूर्वक व्यापारीकरण गरिएको छ।

सिलिकन कार्बाइड CVD एपिटेक्सीले सामान्यतया तातो पर्खाल वा न्यानो भित्ता CVD उपकरणहरू प्रयोग गर्दछ, जसले उच्च वृद्धि तापमान अवस्था (1500-1700 ℃) अन्तर्गत एपिटेक्सियल लेयर 4H क्रिस्टल SiC को निरन्तरता सुनिश्चित गर्दछ। वर्षौंको विकास पछि, तातो पर्खाल वा न्यानो पर्खाल CVD लाई तेर्सो तेर्सो संरचना रिएक्टर र ठाडो ठाडो संरचना रिएक्टरहरूमा इनलेट ग्यास प्रवाहको दिशा र सब्सट्रेट सतह बीचको सम्बन्ध अनुसार विभाजन गर्न सकिन्छ।

सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सियल फर्नेसको गुणस्तरमा मुख्यतया तीन सूचकहरू छन्। पहिलो हो एपिटेक्सियल वृद्धि प्रदर्शन, मोटाई एकरूपता, डोपिङ एकरूपता, दोष दर र वृद्धि दर सहित; दोस्रो तताउने / शीतलन दर, अधिकतम तापक्रम, तापमान एकरूपता सहित उपकरणको तापमान प्रदर्शन हो; र अन्तमा उपकरणको लागत प्रदर्शन, इकाई मूल्य र उत्पादन क्षमता सहित।

तीन प्रकारका सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सियल विकास भट्टीहरू बीचको भिन्नता

तातो पर्खाल तेर्सो CVD, न्यानो भित्ता ग्रह CVD र अर्ध-तातो भित्ता ठाडो CVD मुख्यधारा एपिटेक्सियल उपकरण टेक्नोलोजी समाधानहरू हुन् जुन यस चरणमा व्यावसायिक रूपमा लागू गरिएको छ। तीन प्राविधिक उपकरणहरूको पनि आफ्नै विशेषताहरू छन् र आवश्यकता अनुसार चयन गर्न सकिन्छ। संरचना रेखाचित्र तलको चित्रमा देखाइएको छ:

तातो पर्खाल तेर्सो CVD प्रणाली सामान्यतया एयर फ्लोटेशन र रोटेशन द्वारा संचालित एकल-वेफर ठूलो आकारको वृद्धि प्रणाली हो। राम्रो इन-वेफर सूचकहरू प्राप्त गर्न सजिलो छ। प्रतिनिधि मोडेल इटालीको LPE कम्पनीको Pe1O6 हो। यो मेसिनले 900 ℃ मा वेफर्सको स्वचालित लोडिङ र अनलोडिङ महसुस गर्न सक्छ। मुख्य विशेषताहरू उच्च वृद्धि दर, छोटो एपिटेक्सियल चक्र, वेफर भित्र र भट्टीहरू बीचको राम्रो स्थिरता, इत्यादि हुन्। यसको चीनमा सबैभन्दा बढी बजार हिस्सा छ।

LPE आधिकारिक रिपोर्टहरूका अनुसार, प्रमुख प्रयोगकर्ताहरूको प्रयोगसँग मिलाएर, Pe1O6 एपिटेक्सियल फर्नेसद्वारा उत्पादित 100-150mm (4-6 इन्च) 4H-SiC epitaxial वेफर उत्पादनहरूले 30μm भन्दा कम मोटाईको साथ निम्न संकेतकहरू प्राप्त गर्न सक्छन्: इन्ट्रा-वेफर एपिटेक्सियल मोटाई गैर-एकरूपता ≤2%, इन्ट्रा-वेफर डोपिङ एकाग्रता गैर-एकरूपता ≤5%, सतह दोष घनत्व ≤1cm-2, सतह दोष-मुक्त क्षेत्र (2mm × 2mm इकाई सेल) ≥90%।

JSG, CETC 48, NAURA, र NASO जस्ता घरेलु कम्पनीहरूले समान प्रकार्यहरू भएका मोनोलिथिक सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सियल उपकरणहरू विकास गरेका छन् र ठूलो मात्रामा ढुवानी हासिल गरेका छन्। उदाहरण को लागी, फेब्रुअरी 2023 मा, JSG ले 6-इन्च डबल-वेफर SiC epitaxial उपकरण जारी गर्यो। उपकरणले प्रतिक्रिया कक्षको ग्रेफाइट भागहरूको माथिल्लो र तल्लो तहहरूको माथिल्लो र तल्लो तहहरू एउटै भट्टीमा दुईवटा एपिटेक्सियल वेफरहरू बढ्न प्रयोग गर्दछ, र माथिल्लो र तल्लो प्रक्रिया ग्यासहरू अलग-अलग विनियमित गर्न सकिन्छ, ≤ तापमान भिन्नताको साथ। 5°C, जसले प्रभावकारी रूपमा मोनोलिथिक तेर्सो एपिटेक्सियल फर्नेसहरूको अपर्याप्त उत्पादन क्षमताको हानिको लागि बनाउँछ। मुख्य स्पेयर पार्ट हो।SiC कोटिंग हाफमून पार्ट्सहामी प्रयोगकर्ताहरूलाई ६ इन्च र ८ इन्चको हाफमुन पार्ट्स आपूर्ति गर्दैछौं।

न्यानो-भित्ता ग्रहको CVD प्रणाली, आधारको ग्रहीय व्यवस्थाको साथ, एकल भट्टीमा धेरै वेफरहरूको वृद्धि र उच्च उत्पादन दक्षताद्वारा विशेषता हो। प्रतिनिधि मोडेलहरू AIXG5WWC (8X150mm) र G10-SiC (9×150mm वा 6×200mm) जर्मनीको Aixtron का एपिटेक्सियल उपकरणहरू हुन्।

Aixtron को आधिकारिक रिपोर्ट अनुसार, G10 epitaxial फर्नेस द्वारा उत्पादित 10μm को मोटाई संग 6-इन्च 4H-SiC epitaxial वेफर उत्पादनहरूले स्थिर रूपमा निम्न संकेतकहरू प्राप्त गर्न सक्छन्: ± 2.5% को अन्तर-वेफर एपिटेक्सियल मोटाई विचलन, इन्ट्रा-वेफर मोटाई 2% को गैर-एकरूपता, ±5% को अन्तर-वेफर डोपिङ एकाग्रता विचलन, इन्ट्रा-वेफर डोपिंग एकाग्रता गैर-एकरूपता <2%।

अहिले सम्म, यस प्रकारको मोडेल घरेलु प्रयोगकर्ताहरू द्वारा विरलै प्रयोग गरिन्छ, र ब्याच उत्पादन डेटा अपर्याप्त छ, जसले निश्चित हदसम्म यसको ईन्जिनियरिङ् अनुप्रयोगलाई प्रतिबन्धित गर्दछ। थप रूपमा, तापमान क्षेत्र र प्रवाह क्षेत्र नियन्त्रणको सन्दर्भमा बहु-वेफर एपिटेक्सियल फर्नेसहरूको उच्च प्राविधिक अवरोधहरूको कारण, समान घरेलु उपकरणहरूको विकास अझै अनुसन्धान र विकास चरणमा छ, र त्यहाँ कुनै वैकल्पिक मोडेल छैन। ,हामी TaC कोटिंग वा SiC कोटिंग संग 6 इन्च र 8 इन्च जस्तै Aixtron Planetary susceptor प्रदान गर्न सक्छौं।

अर्ध-तातो-भित्ता ठाडो CVD प्रणाली मुख्यतया बाह्य मेकानिकल सहायता मार्फत उच्च गतिमा घुमाउँछ। यसको विशेषता यो छ कि चिपचिपा तहको मोटाई कम प्रतिक्रिया कक्ष दबाबले प्रभावकारी रूपमा कम हुन्छ, जसले गर्दा एपिटेक्सियल वृद्धि दर बढ्छ। एकै समयमा, यसको प्रतिक्रिया कक्षमा माथिल्लो पर्खाल छैन जसमा SiC कणहरू जम्मा गर्न सकिन्छ, र झर्ने वस्तुहरू उत्पादन गर्न सजिलो छैन। यो दोष नियन्त्रण मा एक अन्तर्निहित लाभ छ। प्रतिनिधि मोडेलहरू जापानको Nuflare को एकल-वेफर एपिटेक्सियल फर्नेसहरू EPIREVOS6 र EPIREVOS8 हुन्।

Nuflare को अनुसार, EPIREVOS6 उपकरणको वृद्धि दर 50μm/h भन्दा बढी पुग्न सक्छ, र epitaxial वेफरको सतह दोष घनत्व 0.1cm-² भन्दा कम नियन्त्रण गर्न सकिन्छ; एकरूपता नियन्त्रणको सन्दर्भमा, नुफ्लेयर इन्जिनियर योशियाकी डाइगोले EPIREVOS6 प्रयोग गरेर उब्जाइएको १०μm बाक्लो ६-इन्च एपिटेक्सियल वेफरको इन्ट्रा-वेफर एकरूपता नतिजा र इन्ट्रा-वेफर मोटाई र डोपिङ सांद्रता नन-एकरूपता क्रमशः १% र २.६% पुग्यो। हामी SiC लेपित उच्च शुद्धता ग्रेफाइट भागहरू जस्तै प्रदान गर्दैछौंमाथिल्लो ग्रेफाइट सिलिन्डर.

हाल, कोर थर्ड जेनेरेसन र जेएसजी जस्ता घरेलु उपकरण निर्माताहरूले समान प्रकार्यहरूका साथ एपिटेक्सियल उपकरणहरू डिजाइन र लन्च गरेका छन्, तर तिनीहरू ठूलो मात्रामा प्रयोग भएका छैनन्।

सामान्यतया, तीन प्रकारका उपकरणहरूको आफ्नै विशेषताहरू छन् र विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताहरूमा एक निश्चित बजार साझेदारी ओगटेको छ:

तातो पर्खाल तेर्सो CVD संरचनाले अल्ट्रा-फास्ट बृद्धि दर, गुणस्तर र एकरूपता, सरल उपकरण सञ्चालन र मर्मतसम्भार, र परिपक्व ठूलो मात्रामा उत्पादन अनुप्रयोगहरू समावेश गर्दछ। यद्यपि, एकल-वेफर प्रकार र बारम्बार मर्मतका कारण, उत्पादन दक्षता कम छ; न्यानो पर्खाल ग्रह CVD ले सामान्यतया 6 (टुक्रा) × 100 मिमी (4 इन्च) वा 8 (टुक्रा) × 150 मिमी (6 इन्च) ट्रे संरचना अपनाउछ, जसले उत्पादन क्षमताको हिसाबले उपकरणको उत्पादन दक्षतामा धेरै सुधार गर्दछ, तर धेरै टुक्राहरूको स्थिरता नियन्त्रण गर्न गाह्रो छ, र उत्पादन उपज अझै पनि सबैभन्दा ठूलो समस्या हो; अर्ध-तातो भित्ता ठाडो CVD को एक जटिल संरचना छ, र एपिटेक्सियल वेफर उत्पादनको गुणस्तर दोष नियन्त्रण उत्कृष्ट छ, जसको लागि अत्यन्त समृद्ध उपकरण मर्मत र प्रयोग अनुभव चाहिन्छ।

उद्योगको निरन्तर विकासको साथ, यी तीन प्रकारका उपकरणहरू पुनरावृत्ति रूपमा अनुकूलित र संरचनाको सर्तमा स्तरवृद्धि हुनेछन्, र उपकरण कन्फिगरेसन अधिक र अधिक सिद्ध हुनेछ, विभिन्न मोटाई र epitaxial वेफरहरूको विशिष्टताहरू मिलाउन महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्दै। दोष आवश्यकताहरू।