محتوای بهینه شده و ترجمه شده در تجهیزات رشد همپایی سیلیکون کاربید

بسترهای کاربید سیلیکون (SiC) دارای عیوب متعددی هستند که از پردازش مستقیم جلوگیری می کند. برای ایجاد ویفرهای تراشه ای، یک فیلم تک کریستالی خاص باید بر روی بستر SiC از طریق فرآیند همپایی رشد داده شود. این فیلم به لایه اپیتاکسیال معروف است. تقریباً تمام دستگاه‌های SiC بر روی مواد همپایه ساخته می‌شوند و مواد SiC هماپیتاکسیال با کیفیت بالا پایه و اساس توسعه دستگاه SiC را تشکیل می‌دهند. عملکرد مواد اپیتاکسیال به طور مستقیم عملکرد دستگاه های SiC را تعیین می کند.

دستگاه‌های SiC با جریان بالا و با قابلیت اطمینان بالا الزامات سخت‌گیری را بر روی مورفولوژی سطح، چگالی نقص، یکنواختی دوپینگ و یکنواختی ضخامت اعمال می‌کنند.اپیتاکسیالمواد دستیابی به اندازه بزرگ، چگالی کم نقص و اپیتاکسی SiC با یکنواختی بالا برای توسعه صنعت SiC حیاتی شده است.

تولید اپیتاکسی SiC با کیفیت بالا به فرآیندها و تجهیزات پیشرفته متکی است. در حال حاضر پرکاربردترین روش برای رشد اپیتاکسیال SiC استرسوب بخار شیمیایی (CVD).CVD کنترل دقیقی بر روی ضخامت فیلم اپیتاکسیال و غلظت دوپینگ، چگالی نقص کم، نرخ رشد متوسط، و کنترل فرآیند خودکار ارائه می‌دهد که آن را به یک فناوری قابل اعتماد برای کاربردهای تجاری موفق تبدیل می‌کند.

اپیتاکسی SiC CVDبه طور کلی از تجهیزات CVD دیوار داغ یا دیوار گرم استفاده می کند. دمای رشد بالا (1500-1700 درجه سانتیگراد) ادامه فرم کریستالی 4H-SiC را تضمین می کند. بر اساس رابطه بین جهت جریان گاز و سطح بستر، محفظه های واکنش این سیستم های CVD را می توان به ساختارهای افقی و عمودی طبقه بندی کرد.

کیفیت کوره های همپای SiC عمدتاً از سه جنبه ارزیابی می شود: عملکرد رشد همپایه (شامل یکنواختی ضخامت، یکنواختی دوپینگ، نرخ عیب و سرعت رشد)، عملکرد دمایی تجهیزات (شامل نرخ گرمایش / سرمایش، حداکثر دما و یکنواختی دما). ) و مقرون به صرفه بودن (شامل قیمت واحد و ظرفیت تولید).

تفاوت بین سه نوع کوره رشد همپای SiC

1. سیستم های CVD افقی دیوار داغ:

-ویژگی ها:به طور کلی دارای سیستم‌های رشد تک ویفر با اندازه بزرگ هستند که توسط چرخش شناور گاز هدایت می‌شوند و به معیارهای عالی درون ویفری دست می‌یابند.

-مدل نماینده:Pe1O6 LPE با قابلیت بارگیری/تخلیه خودکار ویفر در دمای 900 درجه سانتیگراد. برای نرخ رشد بالا، چرخه های اپیتاکسیال کوتاه، و عملکرد ثابت درون ویفر و بین اجرا شناخته شده است.

-عملکرد:برای ویفرهای اپیتاکسیال 4-6 اینچی 4H-SiC با ضخامت ≤30μm، به ضخامت داخل ویفر ≤2٪، غلظت دوپینگ ≤5٪، تراکم نقص سطح ≤1cm-² و بدون عیب دست می یابد. مساحت سطح (2mm×2mm سلول) ≥90%.

-تولیدکنندگان داخلی: شرکت هایی مانند Jingsheng Mechatronics، CETC 48، North Huachuang و Nasset Intelligent تجهیزات مشابه SiC SiC تک ویفری مشابهی را با تولید در مقیاس بزرگ توسعه داده اند.

2. سیستم های CVD سیاره ای دیوار گرم:

-ویژگی ها:از پایه های آرایش سیاره ای برای رشد چند ویفری در هر دسته استفاده کنید که به طور قابل توجهی بازده خروجی را بهبود می بخشد.

-مدل های نمایندگی:سری های AIXG5WWC (8x150mm) و G10-SiC (9x150mm یا 6x200mm) Aixtron.

-عملکرد:برای ویفرهای اپیتاکسیال 6 اینچی 4H-SiC با ضخامت ≤10μm، انحراف ضخامت بین ویفر ± 2.5٪، ضخامت داخل ویفر غیریکنواختی 2٪، انحراف غلظت دوپینگ بین ویفر ± 5٪ و دوپینگ داخل ویفر را به دست می آورد. غلظت غیر یکنواخت <2٪.

-چالش ها:پذیرش محدود در بازارهای داخلی به دلیل کمبود داده های تولید دسته ای، موانع فنی در کنترل دما و میدان جریان، و تحقیق و توسعه مداوم بدون اجرای در مقیاس بزرگ.

3. سیستم های CVD عمودی شبه داغ:

- ویژگی ها:از کمک مکانیکی خارجی برای چرخش بستر با سرعت بالا، کاهش ضخامت لایه مرزی و بهبود سرعت رشد همپایه، با مزایای ذاتی در کنترل نقص استفاده کنید.

- مدل های نمایندگی:EPIREVOS6 و EPIREVOS8 تک ویفر Nuflare.

-عملکرد:به سرعت رشد بیش از 50 میکرومتر در ساعت، کنترل تراکم نقص سطح زیر 0.1 سانتی‌متر مربع، و ضخامت داخل ویفر و غلظت دوپینگ غیریکنواخت به ترتیب 1% و 2.6% می‌رسد.

-توسعه داخلی:شرکت هایی مانند Xingsandai و Jingsheng Mechatronics تجهیزات مشابهی را طراحی کرده اند اما به استفاده در مقیاس بزرگ دست پیدا نکرده اند.

خلاصه

هر یک از سه نوع ساختاری تجهیزات رشد همپای SiC دارای ویژگی‌های متمایز هستند و بخش‌های خاص بازار را بر اساس نیازهای کاربردی اشغال می‌کنند. CVD افقی دیواره داغ نرخ رشد فوق العاده سریع و کیفیت متعادل و یکنواختی را ارائه می دهد اما به دلیل پردازش تک ویفر از راندمان تولید پایین تری برخوردار است. CVD سیاره ای دیواره گرم به طور قابل توجهی کارایی تولید را افزایش می دهد اما در کنترل سازگاری چند ویفر با چالش هایی مواجه است. CVD عمودی شبه داغ در کنترل عیب با ساختار پیچیده برتر است و نیاز به نگهداری و تجربه عملیاتی گسترده دارد.

همانطور که صنعت تکامل می یابد، بهینه سازی و ارتقاء مکرر در این سازه های تجهیزات منجر به پیکربندی های به طور فزاینده ای اصلاح شده می شود که نقش مهمی در برآوردن مشخصات مختلف ویفر اپیتاکسیال برای الزامات ضخامت و نقص ایفا می کند.

مزایا و معایب کوره های مختلف رشد همپای SiC

با توسعه مداوم صنعت، این سه نوع تجهیزات تحت بهینه‌سازی و ارتقاء ساختاری مکرر می‌شوند، که منجر به پیکربندی‌های اصلاح‌شده فزاینده‌ای می‌شود که با مشخصات مختلف ویفر اپیتاکسیال برای ضخامت و نیازهای نقص مطابقت دارد.