Contido optimizado e traducido en equipos de crecemento epitaxial de carburo de silicio

Os substratos de carburo de silicio (SiC) teñen numerosos defectos que impiden o procesamento directo. Para crear obleas de chip, débese cultivar unha película monocristal específica sobre o substrato de SiC mediante un proceso epitaxial. Esta película coñécese como capa epitaxial. Case todos os dispositivos SiC realízanse en materiais epitaxiais, e os materiais SiC homoepitaxiais de alta calidade constitúen a base para o desenvolvemento de dispositivos SiC. O rendemento dos materiais epitaxiais determina directamente o rendemento dos dispositivos SiC.

Os dispositivos SiC de alta corrente e alta fiabilidade impoñen requisitos estritos sobre a morfoloxía da superficie, a densidade de defectos, a uniformidade do dopaxe e a uniformidade do grosor.epitaxialmateriais. Conseguir a epitaxia de SiC de gran tamaño, baixa densidade de defectos e de alta uniformidade converteuse en fundamental para o desenvolvemento da industria de SiC.

A produción de epitaxia de SiC de alta calidade depende de procesos e equipos avanzados. Actualmente, o método máis utilizado para o crecemento epitaxial de SiC éDeposición química en vapor (CVD).CVD ofrece un control preciso sobre o espesor da película epitaxial e a concentración de dopaxe, baixa densidade de defectos, taxa de crecemento moderada e control de procesos automatizados, polo que é unha tecnoloxía fiable para aplicacións comerciais exitosas.

Epitaxia CVD de SiCxeralmente emprega equipos CVD de parede quente ou de parede quente. As altas temperaturas de crecemento (1500-1700 °C) aseguran a continuación da forma cristalina 4H-SiC. En función da relación entre a dirección do fluxo de gas e a superficie do substrato, as cámaras de reacción destes sistemas CVD pódense clasificar en estruturas horizontais e verticais.

A calidade dos fornos epitaxiais de SiC xulgase principalmente por tres aspectos: o rendemento do crecemento epitaxial (incluíndo a uniformidade do grosor, a uniformidade do dopado, a taxa de defectos e a taxa de crecemento), o rendemento da temperatura do equipo (incluíndo as taxas de quecemento/arrefriamento, a temperatura máxima e a uniformidade da temperatura). ), e a rendibilidade (incluíndo o prezo unitario e a capacidade de produción).

Diferenzas entre tres tipos de fornos de crecemento epitaxial de SiC

1. Sistemas CVD horizontais de parede quente:

-Características:Xeralmente presentan sistemas de crecemento de gran tamaño dunha única oblea impulsados ​​pola rotación de flotación de gas, logrando excelentes métricas intra-obleas.

-Modelo representativo:Pe1O6 de LPE, capaz de cargar/descargar obleas automatizadas a 900 °C. Coñecido por altas taxas de crecemento, ciclos epitaxiais curtos e un rendemento constante entre obleas e entre tiradas.

-Rendemento:Para as obleas epitaxiais 4H-SiC de 4-6 polgadas cun espesor ≤30μm, acada unha falta de uniformidade do espesor intra-oblea ≤2%, unha concentración de dopaxe non uniforme ≤5%, unha densidade de defectos superficiales ≤1 cm² e sen defectos. área de superficie (células de 2 mm × 2 mm) ≥90 %.

-Fabricantes domésticos: Compañías como Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang e Nasset Intelligent desenvolveron equipos epitaxiais de SiC de oblea única con produción a escala.

2. Sistemas CVD planetarios de parede quente:

-Características:Use bases de arranxo planetario para o crecemento de varias obleas por lote, mellorando significativamente a eficiencia da saída.

-Modelos representativos:Serie AIXG5WWC (8x150mm) e G10-SiC (9x150mm ou 6x200mm) de Aixtron.

-Rendemento:Para as obleas epitaxiais 4H-SiC de 6 polgadas cun espesor ≤10μm, acada unha desviación do grosor entre obleas ± 2,5%, a non uniformidade do grosor intra-obleas 2%, a desviación da concentración de dopaxe entre obleas ± 5% e o dopaxe intra-obleas. concentración non uniformidade <2%.

-Retos:Adopción limitada nos mercados domésticos debido á falta de datos de produción por lotes, barreiras técnicas no control do campo de temperatura e fluxo e I+D en curso sen implementación a gran escala.

3. Sistemas CVD verticais de parede case quente:

- Características:Utiliza a asistencia mecánica externa para a rotación de substrato a alta velocidade, reducindo o grosor da capa límite e mellorando a taxa de crecemento epitaxial, con vantaxes inherentes no control de defectos.

- Modelos representativos:EPIREVOS6 e EPIREVOS8 dunha única oblea de Nuflare.

-Rendemento:Acada ​​taxas de crecemento superiores a 50 μm/h, control da densidade de defectos de superficie por debaixo de 0,1 cm² e espesor intra-oblea e non uniformidade da concentración de dopaxe do 1% e do 2,6%, respectivamente.

-Desenvolvemento doméstico:Empresas como Xingsandai e Jingsheng Mechatronics deseñaron equipos similares pero non lograron un uso a gran escala.

Resumo

Cada un dos tres tipos estruturais de equipos de crecemento epitaxial de SiC ten características distintas e ocupa segmentos de mercado específicos en función dos requisitos da aplicación. O CVD horizontal de parede quente ofrece taxas de crecemento ultrarrápidas e calidade e uniformidade equilibradas, pero ten unha menor eficiencia de produción debido ao procesamento dunha única oblea. O CVD planetario de parede cálida mellora significativamente a eficiencia da produción, pero afronta desafíos no control da consistencia de varias obleas. O CVD vertical de parede case quente destaca no control de defectos cunha estrutura complexa e require unha ampla experiencia operativa e de mantemento.

A medida que a industria evoluciona, a optimización iterativa e as actualizacións destas estruturas de equipos levarán a configuracións cada vez máis refinadas, desempeñando un papel crucial para cumprir as diversas especificacións de obleas epitaxiais para os requisitos de grosor e defectos.

Vantaxes e inconvenientes dos diferentes fornos de crecemento epitaxial de SiC

Co desenvolvemento continuo da industria, estes tres tipos de equipos sufrirán unha optimización e actualizacións estruturais iterativas, o que levará a configuracións cada vez máis refinadas que coinciden con varias especificacións de obleas epitaxiais para os requisitos de grosor e defectos.