Verschillende technische routes van SiC Epitaxiale groeikoven

Siliciumcarbide -substraten hebben veel gebreken en kunnen niet direct worden verwerkt. Een specifieke single crystal dunne film moet erop worden gekweekt via een epitaxiaal proces om chipwafels te maken. Deze dunne film is de epitaxiale laag. Bijna alle siliciumcarbide -apparaten worden gerealiseerd op epitaxiale materialen. Homogene epitaxiale materialen van hoogwaardige siliciumcarbide vormen de basis voor de ontwikkeling van siliciumcarbide-apparaten. De prestaties van epitaxiale materialen bepalen direct de realisatie van de prestaties van siliciumcarbide -apparaten.

Siliciumcarbide-apparaten met hoge stroom en hoogbevetheid hebben meer strengere vereisten gesteld aan de oppervlaktemorfologie, defectdichtheid, doping en dikte-uniformiteit van epitaxiale materialen. Grote, lage-defecte dichtheid en hoog-uniformiteitSiliconen carbide epitaxieis de sleutel geworden tot de ontwikkeling van de siliciumcarbide -industrie.

De voorbereiding van hoge kwaliteitSiliconen carbide epitaxievereist geavanceerde processen en apparatuur. De meest gebruikte siliciumcarbide -epitaxiale groeimethode is chemische dampafzetting (CVD), die de voordelen heeft van precieze controle van epitaxiale filmdikte en dopingconcentratie, minder defecten, matige groeisnelheid en automatische procescontrole. Het is een betrouwbare technologie die met succes is gecommercialiseerd.

Siliciumcarbide CVD Epitaxy gebruikt over het algemeen de Hot Wall of Warm Wall CVD-apparatuur, die zorgt voor de voortzetting van de epitaxiale laag 4H-kristal SIC onder hogere groeitemperatuuromstandigheden (1500-1700 ℃). Na jaren van ontwikkeling kan de Hot Wall of Warm Wall CVD worden verdeeld in horizontale horizontale structuurreactoren en verticale verticale structuurreactoren volgens de relatie tussen de richting van de inlaatgasstroom en het substraatoppervlak.

De kwaliteit van siliciumcarbide epitaxiale oven heeft voornamelijk drie indicatoren. De eerste is de epitaxiale groeiprestaties, waaronder dikte -uniformiteit, doping -uniformiteit, defectsnelheid en groeisnelheid; De tweede is de temperatuurprestaties van de apparatuur zelf, inclusief verwarmings-/koelsnelheid, maximale temperatuur, temperatuuruniformiteit; en ten slotte de kostenprestaties van de apparatuur zelf, inclusief de prijs van eenheid en productiecapaciteit.

Verschillen tussen drie soorten siliciumcarbide epitaxiale groei -ovens

Hotwand horizontale CVD, warme muur planetaire cvd en quasi-hot muur verticale cvd zijn de mainstream epitaxiale apparatuur technologie-oplossingen die in dit stadium commercieel zijn toegepast. De drie technische apparatuur heeft ook hun eigen kenmerken en kunnen worden geselecteerd volgens de behoeften. Het structuurdiagram wordt getoond in de onderstaande afbeelding:

Het horizontale cvd-systeem van de hotwand is over het algemeen een grootgroeimogelijk groeimetersysteem met één wafer aangedreven door luchtflotatie en rotatie. Het is gemakkelijk om goede indicatoren in de wafer te bereiken. Het representatieve model is PE1O6 van LPE Company in Italië. Deze machine kan automatisch laden en laden van wafels op 900 ℃ realiseren. De belangrijkste kenmerken zijn een hoge groeisnelheid, korte epitaxiale cyclus, goede consistentie binnen de wafer en tussen ovens, enz. Het heeft het hoogste marktaandeel in China.

Volgens LPE-officiële rapporten, gecombineerd met het gebruik van grote gebruikers, kunnen de 100-150 mm (4-6 inch) 4H-SIC epitaxiale waferproducten met een dikte van minder dan 30 μm geproduceerd door de PE1O6 epitaxiale oven stabiel de volgende indicatoren: Dichtheid ≤1cm-2, oppervlakdefectvrij gebied (2 mm × 2 mm eenheidscel) ≥90%.

Binnenlandse bedrijven zoals JSG, CETC 48, Naura en NASO hebben monolithische siliciumcarbide-epitaxiale apparatuur ontwikkeld met vergelijkbare functies en hebben grootschalige zendingen bereikt. In februari 2023 bracht JSG bijvoorbeeld een 6-inch dubbele wacer sic epitaxiale apparatuur uit. De apparatuur gebruikt de bovenste en onderste lagen van de bovenste en onderste lagen van de grafietdelen van de reactiekamer om twee epitaxiale wafels in een enkele oven te laten groeien, en de bovenste en lagere procesgassen kunnen afzonderlijk worden gereguleerd, met een temperatuurverschil van ≤5 ° C, die effectief de nadruk van de onvoldoende productiecapaciteit van het monolith -horizontale veer is.Sic coating halfmoon onderdelen.We leveren 6 inch en 8 inch halfmoon onderdelen aan de gebruikers.

Het planetaire CVD-systeem met warmwand, met een planetaire opstelling van de basis, wordt gekenmerkt door de groei van meerdere wafels in een enkele oven en een hoge uitgang efficiëntie. Representatieve modellen zijn de AIXG5WWC (8x150mm) en G10-SIC (9 × 150 mm of 6 × 200 mm) serie Epitaxiale apparatuur van Aixtron van Duitsland.

According to Aixtron's official report, the 6-inch 4H-SiC epitaxial wafer products with a thickness of 10μm produced by the G10 epitaxial furnace can stably achieve the following indicators: inter-wafer epitaxial thickness deviation of ±2.5%, intra-wafer epitaxial thickness non-uniformity of 2%, inter-wafer doping concentration deviation of ±5%, intra-wafer doping Concentratie Niet-uniformiteit <2%.

Tot nu toe wordt dit type model zelden gebruikt door binnenlandse gebruikers en zijn de batchproductiegegevens onvoldoende, die tot op zekere hoogte de technische toepassing beperkt. Vanwege de hoge technische barrières van epitaxiale ovens van multi-wafer in termen van temperatuurveld en stroomveldregeling, bevindt de ontwikkeling van vergelijkbare binnenlandse apparatuur zich nog steeds in de onderzoeks- en ontwikkelingsfase, en er is geen alternatief model. In de tussentijd kunnen we Aixtron Planetary Susceptor zoals 6 inch en 8 inch met TAC-coating of SIC-coating bieden.

Het quasi-hot-wall verticale CVD-systeem roteert voornamelijk met hoge snelheid door externe mechanische hulp. Het kenmerk is dat de dikte van de viskeuze laag effectief wordt verminderd door een lagere reactiekamerdruk, waardoor de epitaxiale groeisnelheid wordt verhoogd. Tegelijkertijd heeft de reactiekamer geen bovenste wand waarop SIC -deeltjes kunnen worden afgezet en het is niet eenvoudig om vallende objecten te produceren. Het heeft een inherent voordeel in defectcontrole. Representatieve modellen zijn de single-wafer epitaxiale ovens Epirevos6 en Epirevos8 van de Japanse nuflare.

Volgens Nuflare kan de groeisnelheid van het epirevos6-apparaat meer dan 50 μm/u bereiken en kan de oppervlaktedefectdichtheid van de epitaxiale wafer onder 0,1 cm-² worden geregeld; In termen van uniformiteitscontrole rapporteerde nuflare-ingenieur Yoshiaki Daigo de intra-wafer-uniformiteitsresultaten van een 10 μm dikke 6-inch epitaxiale wafer gekweekt met behulp van epirevos6, en de intra-wafer-dikte en dopingconcentratie niet-uniformiteit niet-uniformiteit bereikt 1% en 2,6%.Bovenste grafietcilinder.

Momenteel hebben fabrikanten van huishoudelijke apparatuur zoals Core Third Generation en JSG epitaxiale apparatuur ontworpen en gelanceerd met vergelijkbare functies, maar ze zijn niet op grote schaal gebruikt.

Over het algemeen hebben de drie soorten apparatuur hun eigen kenmerken en bezetten ze een bepaald marktaandeel in verschillende applicatiebehoeften:

De Hot Wall horizontale CVD-structuur heeft ultrasnelle groeisnelheid, kwaliteit en uniformiteit, eenvoudige werking en onderhoud van apparatuur, en volwassen grootschalige productietoepassingen. Vanwege het single-wafer-type en frequent onderhoud is de productie-efficiëntie echter laag; De Warm Wall Planetary CVD neemt over het algemeen een 6 (stuk) × 100 mm (4 inch) of 8 (stuk) × 150 mm (6 inch) dienbladstructuur aan, die de productie -efficiëntie van de apparatuur sterk verbetert in termen van productiecapaciteit, maar het is moeilijk om de consistentie van meerdere stukken te beheersen, en de productie van de productie is nog steeds het grootste probleem; De verticale cvd van quasi-hete muur heeft een complexe structuur en de kwaliteitsdefectcontrole van de epitaxiale waferproductie is uitstekend, wat een extreem rijke apparatuuronderhoud en gebruikservaring vereist.

Met de continue ontwikkeling van de industrie zullen deze drie soorten apparatuur iteratief worden geoptimaliseerd en geüpgraded in termen van structuur, en de apparatuurconfiguratie wordt steeds perfecter en speelt een belangrijke rol bij het matchen van de specificaties van epitaxiale wafels met verschillende diktes en defectvereisten.