Kandungan Dioptimumkan dan Diterjemah pada Peralatan Pertumbuhan Epitaxial Silicon Carbide

Substrat silikon karbida (SiC) mempunyai banyak kecacatan yang menghalang pemprosesan langsung. Untuk mencipta wafer cip, filem kristal tunggal tertentu mesti ditanam pada substrat SiC melalui proses epitaxial. Filem ini dikenali sebagai lapisan epitaxial. Hampir semua peranti SiC direalisasikan pada bahan epitaxial, dan bahan SiC homoepitaxial berkualiti tinggi membentuk asas untuk pembangunan peranti SiC. Prestasi bahan epitaxial secara langsung menentukan prestasi peranti SiC.

Peranti SiC arus tinggi dan kebolehpercayaan tinggi mengenakan keperluan ketat pada morfologi permukaan, ketumpatan kecacatan, keseragaman doping, dan keseragaman ketebalanepitaxialbahan. Mencapai saiz besar, ketumpatan kecacatan rendah, dan epitaksi SiC keseragaman tinggi telah menjadi kritikal untuk pembangunan industri SiC.

Menghasilkan epitaksi SiC berkualiti tinggi bergantung pada proses dan peralatan termaju. Pada masa ini, kaedah yang paling banyak digunakan untuk pertumbuhan epitaxial SiC ialahPemendapan Wap Kimia (CVD).CVD menawarkan kawalan tepat ke atas ketebalan filem epitaxial dan kepekatan doping, ketumpatan kecacatan rendah, kadar pertumbuhan sederhana dan kawalan proses automatik, menjadikannya teknologi yang boleh dipercayai untuk aplikasi komersial yang berjaya.

Epitaksi SiC CVDbiasanya menggunakan peralatan CVD dinding panas atau dinding panas. Suhu pertumbuhan tinggi (1500–1700°C) memastikan penerusan bentuk kristal 4H-SiC. Berdasarkan hubungan antara arah aliran gas dan permukaan substrat, ruang tindak balas sistem CVD ini boleh dikelaskan kepada struktur mendatar dan menegak.

Kualiti relau epitaxial SiC dinilai terutamanya berdasarkan tiga aspek: prestasi pertumbuhan epitaxial (termasuk keseragaman ketebalan, keseragaman doping, kadar kecacatan dan kadar pertumbuhan), prestasi suhu peralatan (termasuk kadar pemanasan/penyejukan, suhu maksimum dan keseragaman suhu. ), dan keberkesanan kos (termasuk harga unit dan kapasiti pengeluaran).

Perbezaan Antara Tiga Jenis Relau Pertumbuhan Epitaxial SiC

1. Sistem CVD Mendatar dinding panas:

-Ciri-ciri:Secara umumnya menampilkan sistem pertumbuhan bersaiz besar wafer tunggal yang didorong oleh putaran pengapungan gas, mencapai metrik intra-wafer yang sangat baik.

-Model Perwakilan:Pe1O6 LPE, mampu memuat/memunggah wafer automatik pada 900°C. Terkenal dengan kadar pertumbuhan yang tinggi, kitaran epitaxial yang pendek, dan prestasi intra-wafer dan antara larian yang konsisten.

-Prestasi:Untuk wafer epitaxial 4H-SiC 4-6 inci dengan ketebalan ≤30μm, ia mencapai ketidakseragaman ketebalan intra-wafer ≤2%, ketidakseragaman kepekatan doping ≤5%, ketumpatan kecacatan permukaan ≤1 cm-², dan bebas kecacatan luas permukaan (sel 2mm×2mm) ≥90%.

-Pengeluar Dalam Negeri: Syarikat seperti Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang, dan Nasset Intelligent telah membangunkan peralatan epitaxial SiC wafer tunggal yang serupa dengan pengeluaran berskala.

2. Sistem CVD Planetary dinding panas:

-Ciri-ciri:Gunakan pangkalan susunan planet untuk pertumbuhan berbilang wafer setiap kelompok, meningkatkan kecekapan output dengan ketara.

-Model Perwakilan:Siri AIXG5WWC (8x150mm) dan G10-SiC (9x150mm atau 6x200mm) Aixtron.

-Prestasi:Untuk wafer epitaxial 4H-SiC 6-inci dengan ketebalan ≤10μm, ia mencapai sisihan ketebalan antara wafer ±2.5%, ketebalan intra-wafer tidak seragam 2%, sisihan kepekatan doping antara wafer ±5%, dan doping intra-wafer kepekatan tidak seragam <2%.

-Cabaran:Penggunaan terhad dalam pasaran domestik disebabkan kekurangan data pengeluaran kelompok, halangan teknikal dalam kawalan suhu dan medan aliran, dan R&D yang berterusan tanpa pelaksanaan berskala besar.

3. Sistem CVD Menegak Dinding Kuasi-panas:

- Ciri-ciri:Gunakan bantuan mekanikal luaran untuk putaran substrat berkelajuan tinggi, mengurangkan ketebalan lapisan sempadan dan meningkatkan kadar pertumbuhan epitaxial, dengan kelebihan yang wujud dalam kawalan kecacatan.

- Model Perwakilan:EPIREVOS6 dan EPIREVOS8 wafer tunggal Nuflare.

-Prestasi:Mencapai kadar pertumbuhan melebihi 50μm/j, kawalan ketumpatan kecacatan permukaan di bawah 0.1 cm-², dan ketebalan intra-wafer dan kepekatan doping tidak keseragaman masing-masing 1% dan 2.6%.

-Pembangunan Dalam Negeri:Syarikat seperti Xingsandai dan Jingsheng Mechatronics telah mereka bentuk peralatan yang serupa tetapi tidak mencapai penggunaan berskala besar.

Ringkasan

Setiap daripada tiga jenis struktur peralatan pertumbuhan epitaxial SiC mempunyai ciri yang berbeza dan menduduki segmen pasaran tertentu berdasarkan keperluan aplikasi. CVD mendatar dinding panas menawarkan kadar pertumbuhan yang sangat pantas dan kualiti dan keseragaman yang seimbang tetapi mempunyai kecekapan pengeluaran yang lebih rendah disebabkan oleh pemprosesan wafer tunggal. CVD planet dinding panas dengan ketara meningkatkan kecekapan pengeluaran tetapi menghadapi cabaran dalam kawalan konsistensi berbilang wafer. CVD menegak separa panas dinding cemerlang dalam kawalan kecacatan dengan struktur yang kompleks dan memerlukan pengalaman penyelenggaraan dan operasi yang meluas.

Apabila industri berkembang, pengoptimuman berulang dan peningkatan dalam struktur peralatan ini akan membawa kepada konfigurasi yang semakin diperhalusi, memainkan peranan penting dalam memenuhi pelbagai spesifikasi wafer epitaxial untuk keperluan ketebalan dan kecacatan.

Kelebihan dan Kelemahan Relau Pertumbuhan Epitaxial SiC Berbeza

Dengan pembangunan industri yang berterusan, ketiga-tiga jenis peralatan ini akan menjalani pengoptimuman dan peningkatan struktur berulang, yang membawa kepada konfigurasi yang semakin diperhalusi yang sepadan dengan pelbagai spesifikasi wafer epitaxial untuk keperluan ketebalan dan kecacatan.