Ulike tekniske ruter av SIC epitaksial vekstovn

Silisiumkarbidsubstrater har mange defekter og kan ikke behandles direkte. En spesifikk enkeltkrystalltynn film må dyrkes på dem gjennom en epitaksial prosess for å lage chip -skiver. Denne tynne filmen er det epitaksiale laget. Nesten alle silisiumkarbidenheter realiseres på epitaksiale materialer. Homogene epitaksiale materialer av høy kvalitet silisiumkarbid er grunnlaget for utvikling av silisiumkarbidenheter. Ytelsen til epitaksiale materialer bestemmer direkte realiseringen av ytelsen til silisiumkarbidenheter.

Høystrøm og silisiumkarbidenheter med høy pålitelighet har fremmet strengere krav på overflatemorfologien, defekttetthet, doping og tykkelse ensartethet av epitaksiale materialer. Stor størrelse, lav defekt tetthet og høy ensartethetSilisiumkarbid epitaxyhar blitt nøkkelen til utviklingen av silisiumkarbidindustrien.

Utarbeidelse av høy kvalitetSilisiumkarbid epitaxyKrever avanserte prosesser og utstyr. Den mest brukte silisiumkarbidpitaksiale vekstmetoden er kjemisk dampavsetning (CVD), som har fordelene med presis kontroll av epitaksial filmtykkelse og dopingkonsentrasjon, færre defekter, moderat veksthastighet og automatisk prosesskontroll. Det er en pålitelig teknologi som har blitt kommersialisert.

Silisiumkarbid CVD-epitaxy bruker generelt varmt vegg eller varm vegg-CVD-utstyr, noe som sikrer fortsettelsen av det epitaksiale laget 4H-krystallsic under høyere veksttemperaturforhold (1500-1700 ℃). Etter mange års utvikling, kan varm vegg eller varm vegg CVD deles inn i horisontale horisontale strukturreaktorer og vertikale vertikale strukturreaktorer i henhold til forholdet mellom retningen til innløpsgasstrømmen og underlagsoverflaten.

Kvaliteten på silisiumkarbid epitaksial ovn har hovedsakelig tre indikatorer. Den første er den epitaksiale vekstytelsen, inkludert tykkelse på tykkelse, doping ensartethet, defekthastighet og veksthastighet; Det andre er temperaturytelsen til selve utstyret, inkludert oppvarming/kjølehastighet, maksimal temperatur, temperaturenhet; og til slutt kostnadsytelsen til selve utstyret, inkludert enhetspris og produksjonskapasitet.

Forskjeller mellom tre typer silisiumkarbid epitaksiale vekstovner

Horisk horisontal CVD, varm vegg planetarisk CVD og kvasi-hot vegg vertikal CVD er de mainstream epitaksiale utstyrsteknologiløsningene som har blitt kommersielt brukt på dette stadiet. De tre tekniske utstyrene har også sine egne egenskaper og kan velges etter behov. Strukturdiagrammet er vist på figuren nedenfor:

Horisontalt CVD-systemet er generelt et vekstsystem med stor størrelse vekstsystem drevet av luftflotasjon og rotasjon. Det er lett å oppnå gode indikatorer i Wafer. Den representative modellen er PE1O6 av LPE Company i Italia. Denne maskinen kan realisere automatisk lasting og lossing av skiver på 900 ℃. Hovedfunksjonene er høy veksthastighet, kort epitaksial syklus, god konsistens i skiven og mellom ovner osv. Den har den høyeste markedsandelen i Kina.

I følge LPE-offisielle rapporter, kombinert med bruk av store brukere, er 100-150 mm (4-6 tommer) 4H-Sic epitaksiale wafer-produkter med en tykkelse på mindre enn 30μm produsert av PE1O6 Epitaxial ovn som ikke kan oppnå følgende indikator ≤5%, overflatedefekttetthet ≤1cm-2, overflatefektfritt område (2mm × 2mm enhetscelle) ≥90%.

Innenlandske selskaper som JSG, CETC 48, Naura og NASO har utviklet monolitisk silisiumkarbid epitaksialt utstyr med lignende funksjoner og har oppnådd storskala forsendelser. I februar 2023 ga for eksempel JSG ut et 6-tommers dobbelt-wafer SIC-epitaksialutstyr. Utstyret bruker de øvre og nedre lagene i de øvre og nedre lagene i grafittdelene i reaksjonskammeret for å dyrke to epitaksiale skiver i en enkelt ovn, og de øvre og nedre prosessgassene kan reguleres separat, med en temperaturforskjell på ≤5 ° C, som effektivt gjør opp for ulempen av utilstrekkelig produksjonsevne i monolitisk horisattisk horisontisk pape -pape -pape -p -pene -spisspenesnøkkel -p -pene -spistens pap -pape -pape -pape -pap -pape -p -pap -pap -pape -p -pap -p -pap -pap -pap -pap -papeas -part -porspnøyde -part -porspistens part -porspnøyde.Sic belegg halvmonedeler.Vi leverer 6 tommer og 8 tommers halvmåler til brukerne.

Det varme vegg-planetariske CVD-systemet, med et planetarisk arrangement av basen, er preget av veksten av flere skiver i en enkelt ovn og høy utgangseffektivitet. Representative modeller er AIXG5WWC (8x150mm) og G10-SIC (9 × 150mm eller 6 × 200mm) serie epitaksialt utstyr i Aixstron i Tyskland.

I følge Aixtrons offisielle rapport kan den 6-tommers 4H-SiC-epitaksiale skiveprodukter med en tykkelse på 10μm produsert av G10-epitaksial ovn stabilt oppnå følgende indikatorer: Inter-wafer-epitaksial tykkelse på 5%, ± 2,-Wa-wa-wa-wa-wa-wafer-epitaksiatviing ikke-dop-dop-wa-wa-wa-wa-wa-wa-wa-wa-wa-wafer-konsentrasjon av non-wa-wafer. Dopingkonsentrasjon ikke-ensartet <2%.

Til nå brukes denne typen modell sjelden av innenlandske brukere, og batchproduksjonsdataene er utilstrekkelige, noe som til en viss grad begrenser sin ingeniørapplikasjon. I tillegg, på grunn av de høye tekniske barrierer for multi-wafer-epitaksiale ovner når det gjelder temperaturfelt- og strømningsfeltkontroll, er utviklingen av lignende innenlandsk utstyr fremdeles i forsknings- og utviklingsstadiet, og det er ingen alternativ modell. I mellomtiden kan vi gi Aixstron planetarisk følger som 6 tommer og 8 tommer med TAC-belegg eller SIC-koking.

Det kvasi-hot-veggen vertikale CVD-systemet roterer hovedsakelig i høy hastighet gjennom ekstern mekanisk assistanse. Karakteristikken er at tykkelsen på det viskøse laget effektivt reduseres med et lavere reaksjonskammertrykk, og øker dermed den epitaksiale veksthastigheten. Samtidig har ikke reaksjonskammeret en øvre vegg som SIC -partikler kan avsettes, og det er ikke lett å produsere fallende gjenstander. Det har en iboende fordel i defektkontroll. Representative modeller er Epitaxial Furnaces Ene-Wafer Epitaxial Furnes Epirevos6 og Epirevos8 i Japans Nuflare.

I følge Nuflare kan veksthastigheten til Epirevos6-enheten nå mer enn 50μm/t, og overflatedefekttettheten til den epitaksiale skiven kan kontrolleres under 0,1 cm -²; Når det gjelder enhetlighetskontroll, rapporterte Nuflare Engineer Yoshiaki Daigo at de intra-wafer-enhetlighetsresultatene av en 10μm tykk 6-tommers epitaksial wafer dyrket ved brukØvre grafittsylinder.

For tiden har produsenter av husholdningsutstyr som Core Third Generation og JSG designet og lansert epitaksialt utstyr med lignende funksjoner, men de har ikke blitt brukt i stor skala.

Generelt har de tre utstyrstypene sine egne egenskaper og okkuperer en viss markedsandel i forskjellige søknadsbehov:

Horisontale CVD-strukturen med varm vegg har ultra-rask veksthastighet, kvalitet og ensartethet, enkel utstyr drift og vedlikehold og modne storskala produksjonsapplikasjoner. På grunn av en-wafer-typen og hyppig vedlikehold er imidlertid produksjonseffektiviteten lav; Den varme vegg -planetariske CVD -en vedtar generelt en 6 (stykke) × 100 mm (4 tommer) eller 8 (stykke) × 150 mm (6 tommer) brettstruktur, noe som forbedrer produksjonseffektiviteten til utstyret når det gjelder produksjonskapasitet, men det er vanskelig å kontrollere konsistensen på flere stykker, og produksjonsutbyttet er fremdeles det største problemet; Den kvasi-varme vegg vertikale CVDen har en kompleks struktur, og kvalitetsdefektkontrollen til den epitaksiale wafer-produksjonen er utmerket, noe som krever ekstremt rikt vedlikehold og bruk av utstyr.

Med den kontinuerlige utviklingen av industrien, vil disse tre typene utstyr bli iterativt optimalisert og oppgradert når det gjelder struktur, og utstyrskonfigurasjonen vil bli mer og mer perfekt, og spiller en viktig rolle i å matche spesifikasjonene til epitaksiale skiver med forskjellige tykkelser og defektkrav.