SiC epitaxial hazkuntza-labearen bide tekniko desberdinak

Silizio karburoko substratuek akats asko dituzte eta ezin dira zuzenean prozesatu. Kristal bakarreko film mehe espezifiko bat hazi behar da prozesu epitaxial baten bidez txip-obleak egiteko. Film mehe hau geruza epitaxiala da. Silizio-karburozko gailu ia guztiak material epitaxialetan gauzatzen dira. Kalitate handiko silizio karburozko material epitaxial homogeneoak dira silizio karburozko gailuak garatzeko oinarria. Material epitaxialen errendimenduak zuzenean zehazten du silizio karburoko gailuen errendimendua.

Korronte handiko eta fidagarritasun handiko silizio karburozko gailuek baldintza zorrotzagoak aurkeztu dituzte material epitaxialen gainazaleko morfologiari, akatsen dentsitateari, dopinari eta lodiera-uniformitateari buruz. Tamaina handikoa, akats baxuko dentsitatea eta uniformetasun handikoasilizio-karburoaren epitaxiasilizio karburoaren industria garatzeko gakoa bihurtu da.

Kalitate handiko prestaketasilizio-karburoaren epitaxiaprozesu eta ekipamendu aurreratuak behar ditu. Gehien erabiltzen den silizio-karburoaren hazkuntza epitaxial-metodoa lurrun-deposizio kimikoa (CVD) da, film epitaxialaren lodiera eta dopin-kontzentrazioa kontrolatzeko abantailak dituena, akats gutxiago, hazkunde-tasa moderatua eta prozesu automatikoa kontrolatzeko abantailak. Arrakastaz merkaturatu den teknologia fidagarria da.

Silizio karburoa CVD epitaxiak, oro har, horma beroa edo horma epela CVD ekipamendua erabiltzen du, eta horrek 4H kristal SiC epitaxial geruzaren jarraipena bermatzen du hazkunde-tenperatura-baldintzetan (1500-1700 ℃). Urteetako garapenaren ondoren, horma beroa edo horma epela CVD egitura horizontal horizontaleko erreaktoreetan eta egitura bertikaleko erreaktoreetan bana daiteke sarrerako gas-fluxuaren norabidearen eta substratuaren gainazalaren arteko erlazioaren arabera.

Silizio karburo epitaxial-labearen kalitateak hiru adierazle ditu batez ere. Lehenengoa hazkunde epitaxialaren errendimendua da, lodieraren uniformetasuna, dopinaren uniformetasuna, akats-tasa eta hazkunde-tasa barne; bigarrena ekipamenduaren beraren tenperaturaren errendimendua da, berokuntza/hozte tasa, tenperatura maximoa, tenperatura uniformetasuna barne; eta, azkenik, ekipamenduaren beraren kostu-errendimendua, unitateko prezioa eta ekoizpen-ahalmena barne.

Silizio-karburoko hazkuntza epitaxial-labeen hiru moten arteko desberdintasunak

Horma beroko CVD horizontala, horma beroko CVD planetarioa eta horma ia beroa CVD bertikala dira etapa honetan komertzialki aplikatu diren ekipamendu epitaxialen teknologia-soluzio nagusiak. Hiru ekipamendu teknikoek ere ezaugarri propioak dituzte eta beharren arabera hauta daitezke. Egitura-diagrama beheko irudian ageri da:

Horma beroaren CVD sistema horizontala, oro har, ostia bakarreko tamaina handiko hazkuntza-sistema bat da, airearen flotazio eta biraketaz bultzatuta. Erraza da ostia barneko adierazle onak lortzea. Eredu adierazgarria Italiako LPE konpainiaren Pe1O6 da. Makina honek obleen karga eta deskarga automatikoa egin dezake 900 ℃-tan. Ezaugarri nagusiak hazkunde-tasa handia, ziklo epitaxial laburra, koherentzia ona ostia barruan eta labeen artean, etab. Txinan merkatu kuota handiena du.

LPEren txosten ofizialen arabera, erabiltzaile nagusien erabilerarekin konbinatuta, Pe1O6 labe epitaxialak ekoitzitako 30μm baino lodiera txikiagoa duten 100-150 mm (4-6 hazbeteko) 4H-SiC ostia epitaxialeko produktuek adierazle hauek egonkor lor ditzakete: obleen barneko lodiera epitaxialaren ez-uniformitatea ≤2%, barneko obleen doping kontzentrazioa ez-uniformitatea ≤5%, gainazaleko akatsen dentsitatea ≤1cm-2, gainazaleko akatsik gabeko eremua (2mm × 2mm unitateko zelula) ≥90.

JSG, CETC 48, NAURA eta NASO bezalako etxeko enpresek antzeko funtzioak dituzten silizio-karburo epitaxial ekipamendu monolitikoak garatu dituzte eta eskala handiko bidalketak lortu dituzte. Esaterako, 2023ko otsailean, JSG-k 6 hazbeteko oblea bikoitzeko SiC epitaxial ekipamendua kaleratu zuen. Ekipamenduak erreakzio-ganberaren grafito zatien goiko eta beheko geruzen goiko eta beheko geruzak erabiltzen ditu bi ostia epitaxial labe bakarrean hazteko, eta goiko eta beheko prozesuko gasak bereizita erregulatu daitezke, tenperatura-diferentzia ≤ 5 °C, labe epitaxial horizontal monolitikoen ekoizpen-ahalmen nahikoa ezaren desabantaila eraginkortasunez konpontzen duena. Ordezko pieza nagusia da.SiC estaldura Halfmoon zatiak.6 hazbeteko eta 8 hazbeteko erdiko piezak hornitzen ari gara erabiltzaileei.

CVD planetario-horma beroko sistema, oinarriaren antolamendu planetarioarekin, labe bakarrean olatu ugari hazten direla eta irteera-eraginkortasun handia du. Eredu adierazgarriak Alemaniako Aixtronen AIXG5WWC (8X150mm) eta G10-SiC (9×150mm edo 6×200mm) serieko ekipamendu epitaxialak dira.

Aixtronen txosten ofizialaren arabera, G10 labe epitaxialak ekoitzitako 10μm-ko lodiera duten 6 hazbeteko 4H-SiC ostia epitaxialeko produktuek ondoko adierazle hauek lor ditzakete modu egonkorrean: obleen arteko lodiera epitaxialaren desbideratzea % ± 2,5, obleen barneko lodiera epitaxiala. % 2ko ez-uniformitatea, obleen arteko dopin-kontzentrazioa % ± 5eko desbideratzea, obleen barneko doping-kontzentrazioa ez-uniformitatea <2.

Orain arte, eredu mota hori oso gutxitan erabiltzen dute etxeko erabiltzaileek, eta loteen ekoizpenaren datuak ez dira nahikoak, eta horrek ingeniaritza aplikazioa mugatzen du neurri batean. Horrez gain, oblea anitzeko labe epitaxialen oztopo tekniko handiak direla eta, tenperatura-eremuari eta fluxu-eremuaren kontrolari dagokionez, antzeko etxeko ekipamenduen garapena ikerketa eta garapen fasean dago oraindik, eta ez dago eredu alternatiborik. Bitartean. , Aixtron Planetary susceptor 6 hazbeteko eta 8 hazbeteko TaC estaldurarekin edo SiC estaldurarekin eman dezakegu.

CVD ia-bero-horma bertikala sistema batez ere abiadura handian biratzen da kanpoko laguntza mekanikoaren bidez. Bere ezaugarria da geruza likatsuaren lodiera eraginkortasunez murrizten dela erreakzio-ganberaren presio txikiagoarekin, eta, ondorioz, epitaxialaren hazkunde-tasa handituz. Aldi berean, bere erreakzio-ganberak ez du SiC partikulak metatzeko goiko hormarik, eta ez da erraza erortzen diren objektuak sortzea. Akatsen kontrolean berezko abantaila du. Eredu adierazgarriak Japoniako Nuflare-ko EPIREVOS6 eta EPIREVOS8 ostia bakarreko labe epitaxialak dira.

Nuflare-ren arabera, EPIREVOS6 gailuaren hazkuntza-tasa 50μm/h baino gehiago irits daiteke eta epitaxiaren oblearen gainazaleko akatsen dentsitatea 0,1cm-² baino gutxiago kontrolatu daiteke; uniformetasunaren kontrolari dagokionez, Yoshiaki Daigo Nuflareko ingeniariak EPIREVOS6 erabiliz hazitako 10μm-ko lodierako 6 hazbeteko ostia epitaxial baten barneko obleen uniformetasunaren emaitzen berri eman zuen, eta oblearen barneko lodiera eta dopinaren kontzentrazio ez-uniformitatea % 1 eta % 2,6ra iritsi ziren hurrenez hurren. SiC estalitako purutasun handiko grafito piezak eskaintzen ari garaGoiko Grafito Zilindroa.

Gaur egun, Core Third Generation eta JSG bezalako etxeko ekipamenduen fabrikatzaileek antzeko funtzioak dituzten ekipamendu epitaxialak diseinatu eta abiarazi dituzte, baina ez dira eskala handian erabili.

Oro har, hiru ekipamendu motak ezaugarri propioak dituzte eta merkatu kuota jakin bat hartzen dute aplikazio behar ezberdinetan:

Horma beroaren CVD egitura horizontalak hazkunde-tasa ultra-azkarra, kalitatea eta uniformetasuna, ekipoen funtzionamendu eta mantentze sinpleak eta eskala handiko produkzio aplikazio helduak ditu. Hala ere, ostia bakarreko mota eta maiz mantentze-lanak direla eta, ekoizpen-eraginkortasuna baxua da; CVD planetario-horma beroak, oro har, 6 (pieza) × 100 mm (4 hazbeteko) edo 8 (pieza) × 150 mm (6 hazbeteko) erretilu-egitura hartzen du, eta horrek ekipamenduaren ekoizpen-eraginkortasuna asko hobetzen du ekoizpen-ahalmenari dagokionez, baina pieza anitzen koherentzia kontrolatzea zaila da, eta produkzio-etekina da oraindik arazo handiena; CVD ia-beroa horma bertikalak egitura konplexua du, eta epitaxia obleen ekoizpenaren kalitate-akatsen kontrola bikaina da, eta horrek ekipamenduen mantentze eta erabilera esperientzia oso aberatsa eskatzen du.

Industriaren etengabeko garapenarekin, hiru ekipamendu mota hauek errepikapenean optimizatu eta hobetuko dira egiturari dagokionez, eta ekipamenduaren konfigurazioa gero eta perfektuagoa izango da, lodiera ezberdineko oble epitaxialen zehaztapenekin bat etortzeko paper garrantzitsua betetzeko. akatsen eskakizunak.