Conținut optimizat și tradus pe echipamentul de creștere epitaxială cu carbură de siliciu

Substraturile cu carbură de siliciu (SiC) au numeroase defecte care împiedică prelucrarea directă. Pentru a crea napolitane cu cip, un film specific monocristal trebuie crescut pe substratul SiC printr-un proces epitaxial. Acest film este cunoscut sub numele de stratul epitaxial. Aproape toate dispozitivele SiC sunt realizate pe materiale epitaxiale, iar materialele SiC homoepitaxiale de înaltă calitate formează baza dezvoltării dispozitivelor SiC. Performanța materialelor epitaxiale determină direct performanța dispozitivelor SiC.

Dispozitivele SiC de mare curent și fiabilitate impun cerințe stricte privind morfologia suprafeței, densitatea defectelor, uniformitatea dopajului și uniformitatea grosimii.epitaxialemateriale. Obținerea epitaxiei SiC cu dimensiuni mari, cu densitate scăzută a defectelor și cu uniformitate ridicată a devenit critică pentru dezvoltarea industriei SiC.

Producerea epitaxiei SiC de înaltă calitate se bazează pe procese și echipamente avansate. În prezent, metoda cea mai utilizată pentru creșterea epitaxială a SiC esteDepunerea chimică în vapori (CVD).CVD oferă control precis asupra grosimii filmului epitaxial și concentrației de dopaj, densitate scăzută a defectelor, rată de creștere moderată și control automat al procesului, făcându-l o tehnologie de încredere pentru aplicații comerciale de succes.

Epitaxie CVD SiCutilizează în general echipamente CVD cu perete cald sau cu perete cald. Temperaturile ridicate de creștere (1500–1700°C) asigură continuarea formei cristaline 4H-SiC. Pe baza relației dintre direcția fluxului de gaz și suprafața substratului, camerele de reacție ale acestor sisteme CVD pot fi clasificate în structuri orizontale și verticale.

Calitatea cuptoarelor epitaxiale SiC este evaluată în principal pe trei aspecte: performanța de creștere a epitaxiale (inclusiv uniformitatea grosimii, uniformitatea dopajului, rata defectelor și rata de creștere), performanța la temperatură a echipamentului (inclusiv ratele de încălzire/răcire, temperatura maximă și uniformitatea temperaturii). ) și rentabilitatea (inclusiv prețul unitar și capacitatea de producție).

Diferențele între trei tipuri de cuptoare de creștere epitaxiale SiC

1. Sisteme CVD orizontale cu perete fierbinte:

-Caracteristici:În general, prezintă sisteme de creștere cu o singură placă de dimensiuni mari, conduse de rotația de flotare a gazului, obținând valori excelente în interiorul plăcilor.

-Model reprezentativ:Pe1O6 de la LPE, capabil de încărcare/descărcare automată a plachetelor la 900°C. Cunoscut pentru rate mari de creștere, cicluri epitaxiale scurte și performanțe consistente în interiorul plăcilor și între rulări.

-Performanţă:Pentru plachetele epitaxiale de 4-6 inci 4H-SiC cu grosimea ≤30μm, se realizează neuniformitatea grosimii intra-plachetei ≤2%, neuniformitatea concentrației de dopaj ≤5%, densitatea defectelor de suprafață ≤1 cm-² și fără defecte. suprafata (2mm×2mm celule) ≥90%.

-Producători interni: Companii precum Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang și Nasset Intelligent au dezvoltat echipamente epitaxiale SiC cu o singură placă similare cu producție extinsă.

2. Sisteme CVD planetare cu perete cald:

-Caracteristici:Utilizați baze de aranjare planetară pentru creșterea multiplachete pe lot, îmbunătățind semnificativ eficiența producției.

-Modele reprezentative:Seria AIXG5WWC (8x150mm) și G10-SiC (9x150mm sau 6x200mm) de la Aixtron.

-Performanţă:Pentru plachetele epitaxiale 4H-SiC de 6 inci cu grosimea ≤10μm, se realizează o abatere a grosimii inter-plachete ±2,5%, neuniformitatea grosimii intra-plachete 2%, abaterea concentrației de dopaj inter-plachete ±5% și dopaje intra-plachete neuniformitatea concentrației <2%.

-Provocări:Adoptarea limitată pe piețele interne din cauza lipsei datelor de producție a loturilor, a barierelor tehnice în controlul câmpului de temperatură și debit și a cercetării și dezvoltării continue fără implementare la scară largă.

3. Sisteme CVD verticale cu perete aproape fierbinte:

- Caracteristici:Utilizați asistență mecanică externă pentru rotația de mare viteză a substratului, reducând grosimea stratului limită și îmbunătățind rata de creștere epitaxială, cu avantaje inerente în controlul defectelor.

- Modele reprezentative:EPIREVOS6 și EPIREVOS8 cu un singur wafer de la Nuflare.

-Performanţă:Obține rate de creștere de peste 50 μm/h, control al densității defectelor de suprafață sub 0,1 cm² și neuniformitate a grosimii intra-plachete și a concentrației de dopaj de 1% și, respectiv, 2,6%.

-Dezvoltare internă:Companii precum Xingsandai și Jingsheng Mechatronics au proiectat echipamente similare, dar nu au realizat o utilizare pe scară largă.

Rezumat

Fiecare dintre cele trei tipuri structurale de echipamente de creștere epitaxială SiC are caracteristici distincte și ocupă segmente de piață specifice în funcție de cerințele aplicației. CVD orizontal cu perete fierbinte oferă rate de creștere ultra-rapide și calitate și uniformitate echilibrate, dar are o eficiență de producție mai scăzută datorită procesării cu o singură placă. CVD planetar cu perete cald îmbunătățește semnificativ eficiența producției, dar se confruntă cu provocări în controlul consistenței multiplachete. CVD vertical cu perete aproape fierbinte excelează în controlul defectelor cu structură complexă și necesită o experiență vastă de întreținere și operare.

Pe măsură ce industria evoluează, optimizarea și îmbunătățirile iterative ale acestor structuri de echipamente vor duce la configurații din ce în ce mai rafinate, jucând roluri cruciale în îndeplinirea diverselor specificații ale plachetelor epitaxiale pentru cerințele de grosime și defect.

Avantajele și dezavantajele diferitelor cuptoare de creștere epitaxiale SiC

Odată cu dezvoltarea continuă a industriei, aceste trei tipuri de echipamente vor trece printr-o optimizare structurală iterativă și modernizări, ducând la configurații din ce în ce mai rafinate, care se potrivesc cu diferite specificații ale plachetelor epitaxiale pentru cerințele de grosime și defect.