Rute teknis sing beda saka tungku pertumbuhan epitaxial SiC

Substrat silikon karbida duwe akeh cacat lan ora bisa diproses langsung. Film tipis kristal tunggal sing spesifik kudu ditanam liwat proses epitaxial kanggo nggawe wafer chip. Film tipis iki minangka lapisan epitaxial. Meh kabeh piranti silikon karbida diwujudake ing bahan epitaxial. Bahan epitaxial homogen silikon karbida berkualitas tinggi minangka dhasar kanggo pangembangan piranti karbida silikon. Kinerja bahan epitaxial langsung nemtokake realisasi kinerja piranti silikon karbida.

Piranti karbida silikon sing saiki dhuwur lan linuwih wis ngetrapake syarat sing luwih ketat babagan morfologi permukaan, Kapadhetan cacat, doping lan keseragaman ketebalan bahan epitaxial. Ukuran gedhe, Kapadhetan kurang cacat lan seragam dhuwurepitaksi silikon karbidawis dadi kunci kanggo pangembangan industri silikon karbida.

Preparation saka kualitas dhuwurepitaksi silikon karbidambutuhake proses lan peralatan majeng. Cara pertumbuhan epitaxial silikon karbida sing paling akeh digunakake yaiku deposisi uap kimia (CVD), sing nduweni kaluwihan kontrol sing tepat saka ketebalan film epitaxial lan konsentrasi doping, cacat sing luwih sithik, tingkat pertumbuhan sing moderat, lan kontrol proses otomatis. Iki minangka teknologi sing bisa dipercaya sing wis sukses dikomersialake.

Silicon carbide CVD epitaxy umume nggunakake tembok panas utawa tembok anget CVD peralatan, kang njamin terusan lapisan epitaxial 4H kristal SiC ing kahanan suhu wutah sing luwih dhuwur (1500-1700 ℃). Sawise pirang-pirang taun pembangunan, tembok panas utawa CVD tembok anget bisa dipérang dadi reaktor struktur horisontal horisontal lan reaktor struktur vertikal vertikal miturut hubungan antara arah aliran gas mlebu lan permukaan substrat.

Kualitas tungku epitaxial silikon karbida utamane duwe telung indikator. Kapisan yaiku kinerja pertumbuhan epitaxial, kalebu keseragaman ketebalan, keseragaman doping, tingkat cacat lan tingkat pertumbuhan; kaloro iku kinerja suhu saka peralatan dhewe, kalebu panas / cooling rate, suhu maksimum, uniformity suhu; lan pungkasane kinerja biaya peralatan kasebut dhewe, kalebu rega unit lan kapasitas produksi.

Bedane antarane telung jinis tungku pertumbuhan epitaxial silikon karbida

CVD horisontal tembok panas, CVD planet tembok anget lan CVD vertikal tembok panas minangka solusi teknologi peralatan epitaxial mainstream sing wis ditrapake sacara komersial ing tahap iki. Telung peralatan teknis kasebut uga duwe ciri dhewe lan bisa dipilih miturut kabutuhan. Diagram struktur ditampilake ing gambar ing ngisor iki:

Sistem CVD horisontal tembok panas umume minangka sistem pertumbuhan ukuran gedhe wafer tunggal sing didorong dening flotasi lan rotasi udara. Gampang kanggo entuk indikator in-wafer sing apik. Model perwakilan yaiku Pe1O6 saka Perusahaan LPE ing Italia. Mesin iki bisa nyadari loading lan unloading otomatis wafer ing 900 ℃. Fitur utama yaiku tingkat pertumbuhan sing dhuwur, siklus epitaxial sing cendhak, konsistensi sing apik ing wafer lan ing antarane tungku, lan liya-liyane. Nduwe pangsa pasar paling dhuwur ing China.

Miturut laporan resmi LPE, digabungake karo panggunaan pangguna utama, produk wafer epitaxial 100-150mm (4-6 inci) 4H-SiC kanthi kekandelan kurang saka 30μm sing diprodhuksi dening tungku epitaxial Pe1O6 kanthi stabil bisa nggayuh indikator ing ngisor iki: kekandelan epitaxial intra-wafer non-keseragaman ≤2%, konsentrasi doping intra-wafer non-keseragaman ≤5%, Kapadhetan cacat permukaan ≤1cm-2, area bebas cacat permukaan (2mm × 2mm sel unit) ≥90%.

Perusahaan domestik kayata JSG, CETC 48, NAURA, lan NASO wis ngembangake peralatan epitaxial silikon karbida monolitik kanthi fungsi sing padha lan wis entuk kiriman skala gedhe. Contone, ing Februari 2023, JSG ngeculake peralatan epitaxial SiC wafer dobel 6 inci. Peralatan kasebut nggunakake lapisan ndhuwur lan ngisor saka lapisan ndhuwur lan ngisor saka bagean grafit saka kamar reaksi kanggo tuwuh rong wafer epitaxial ing pawon siji, lan gas proses ndhuwur lan ngisor bisa diatur kanthi kapisah, kanthi beda suhu ≤ 5°C, kang èfèktif ndadekake kanggo kerugian saka kapasitas produksi ora nyukupi saka monolithic horisontal tungku epitaxial.The kunci spare part punikaSiC Coating Parts Halfmoon.We sing nyediakke 6 inch lan 8 inch bagean halfmoon kanggo pangguna.

Sistem CVD planet anget-tembok, kanthi susunan planet saka pangkalan, ditondoi kanthi tuwuhing pirang-pirang wafer ing tungku siji lan efisiensi output sing dhuwur. Model perwakilan yaiku peralatan epitaxial seri AIXG5WWC (8X150mm) lan G10-SiC (9 × 150mm utawa 6 × 200mm) saka Aixtron Jerman.

Miturut laporan resmi Aixtron, produk wafer epitaxial 4H-SiC 6-inci kanthi kekandelan 10μm sing diprodhuksi dening tungku epitaxial G10 kanthi stabil bisa nggayuh indikator ing ngisor iki: panyimpangan ketebalan epitaxial antar wafer ± 2,5%, ketebalan epitaxial intra-wafer. non-keseragaman 2%, simpangan konsentrasi doping antar wafer ± 5%, konsentrasi doping intra-wafer non-keseragaman <2%.

Nganti saiki, model jinis iki jarang digunakake dening pangguna domestik, lan data produksi batch ora cukup, sing mbatesi aplikasi teknik kasebut. Kajaba iku, amarga alangan teknis dhuwur saka pawon epitaxial multi-wafer ing syarat-syarat lapangan suhu lan kontrol lapangan aliran, pangembangan peralatan domestik padha isih ing tataran riset lan pangembangan, lan ora ana model alternatif. , Kita bisa nyedhiyakake susceptor Planetary Aixtron kaya 6 inci lan 8 inci kanthi lapisan TaC utawa lapisan SiC.

Sistem CVD vertikal quasi-panas-tembok utamané muter ing kacepetan dhuwur liwat pitulungan mechanical external. Karakteristik kasebut yaiku kekandelan lapisan viscous kanthi efektif dikurangi kanthi tekanan kamar reaksi sing luwih murah, saéngga nambah tingkat pertumbuhan epitaxial. Ing wektu sing padha, kamar reaksi ora duwe tembok ndhuwur ing ngendi partikel SiC bisa disimpen, lan ora gampang ngasilake obyek sing tiba. Wis kaluwihan gawan ing kontrol cacat. Model perwakilan yaiku tungku epitaxial wafer tunggal EPIREVOS6 lan EPIREVOS8 saka Nuflare Jepang.

Miturut Nuflare, tingkat wutah saka piranti EPIREVOS6 bisa tekan luwih saka 50μm / h, lan Kapadhetan cacat lumahing wafer epitaxial bisa kontrol ngisor 0.1cm-²; ing syarat-syarat kontrol uniformity, Nuflare engineer Yoshiaki Daigo kacarita asil uniformity intra-wafer saka 10μm nglukis 6-inch wafer epitaxial thukul nggunakake EPIREVOS6, lan kekandelan intra-wafer lan konsentrasi doping non-seragam tekan 1% lan 2,6% mungguh. Kita nyedhiyakake bagean grafit kemurnian dhuwur sing dilapisi SiC kayaSilinder Grafit ndhuwur.

Saiki, manufaktur peralatan domestik kayata Core Third Generation lan JSG wis ngrancang lan ngluncurake peralatan epitaxial kanthi fungsi sing padha, nanging durung digunakake ing skala gedhe.

Umumé, telung jinis peralatan kasebut duwe ciri dhewe lan duwe pangsa pasar tartamtu kanggo kabutuhan aplikasi sing beda:

Struktur CVD horisontal tembok panas nduweni tingkat pertumbuhan sing cepet banget, kualitas lan keseragaman, operasi lan pangopènan peralatan sing prasaja, lan aplikasi produksi skala gedhe sing diwasa. Nanging, amarga jinis wafer siji lan pangopènan sing kerep, efisiensi produksi kurang; CVD planet tembok anget umume nganggo struktur tray 6 (potongan) × 100 mm (4 inci) utawa 8 (potongan) × 150 mm (6 inci), sing ningkatake efisiensi produksi peralatan ing babagan kapasitas produksi, nanging angel ngontrol konsistensi pirang-pirang potongan, lan asil produksi isih dadi masalah paling gedhe; CVD vertikal tembok quasi-panas nduweni struktur kompleks, lan kontrol cacat kualitas produksi wafer epitaxial banget, sing mbutuhake pangopènan peralatan lan pengalaman panggunaan sing sugih banget.

Kanthi pangembangan industri sing terus-terusan, telung jinis peralatan kasebut bakal dioptimalake lan ditingkatake kanthi rutin babagan struktur, lan konfigurasi peralatan bakal dadi luwih sampurna, nduwe peran penting kanggo cocog karo spesifikasi wafer epitaxial kanthi ketebalan sing beda lan syarat cacat.