Iba't ibang mga teknikal na ruta ng SiC epitaxial growth furnace

Ang mga substrate ng silicone carbide ay may maraming mga depekto at hindi direktang maproseso. Ang isang partikular na solong kristal na manipis na pelikula ay kailangang lumaki sa kanila sa pamamagitan ng isang prosesong epitaxial upang makagawa ng mga chip wafer. Ang manipis na pelikula na ito ay ang epitaxial layer. Halos lahat ng mga aparato ng silicon carbide ay natanto sa mga epitaxial na materyales. Ang mataas na kalidad na silicon carbide homogeneous epitaxial na materyales ay ang batayan para sa pagbuo ng mga aparatong silicon carbide. Ang pagganap ng mga epitaxial na materyales ay direktang tinutukoy ang pagsasakatuparan ng pagganap ng mga aparatong silikon karbid.

Ang mga high-current at high-reliability na mga aparatong silicon carbide ay naglagay ng mas mahigpit na mga kinakailangan sa morpolohiya sa ibabaw, density ng depekto, doping at pagkakapareho ng kapal ng mga epitaxial na materyales. Malaking sukat, mababang depekto na density at mataas na pagkakaparehosilicon carbide epitaxyay naging susi sa pag-unlad ng industriya ng silicon carbide.

Ang paghahanda ng mataas na kalidadsilicon carbide epitaxynangangailangan ng mga advanced na proseso at kagamitan. Ang pinakamalawak na ginagamit na paraan ng paglago ng silicon carbide epitaxial ay ang chemical vapor deposition (CVD), na may mga pakinabang ng tumpak na kontrol ng kapal ng epitaxial film at konsentrasyon ng doping, mas kaunting mga depekto, katamtamang rate ng paglago, at awtomatikong kontrol sa proseso. Ito ay isang maaasahang teknolohiya na matagumpay na na-komersyal.

Silicon carbide CVD epitaxy sa pangkalahatan ay gumagamit ng mainit na pader o mainit na pader ng CVD na kagamitan, na nagsisiguro sa pagpapatuloy ng epitaxial layer na 4H crystal SiC sa ilalim ng mas mataas na kondisyon ng temperatura ng paglago (1500-1700 ℃). Pagkatapos ng mga taon ng pag-unlad, ang mainit na pader o mainit na pader ng CVD ay maaaring nahahati sa pahalang na pahalang na istrakturang reaktor at patayong vertical na istrakturang reaktor ayon sa ugnayan sa pagitan ng direksyon ng daloy ng pumapasok na gas at ng ibabaw ng substrate.

Ang kalidad ng silicon carbide epitaxial furnace ay higit sa lahat ay may tatlong tagapagpahiwatig. Ang una ay ang pagganap ng paglago ng epitaxial, kabilang ang pagkakapareho ng kapal, pagkakapareho ng doping, rate ng depekto at rate ng paglago; ang pangalawa ay ang pagganap ng temperatura ng kagamitan mismo, kabilang ang rate ng pag-init/paglamig, pinakamataas na temperatura, pagkakapareho ng temperatura; at panghuli ang pagganap ng gastos ng mismong kagamitan, kabilang ang presyo ng yunit at kapasidad ng produksyon.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng tatlong uri ng silicon carbide epitaxial growth furnace

Hot wall horizontal CVD, warm wall planetary CVD at quasi-hot wall vertical CVD ay ang mga pangunahing solusyon sa teknolohiya ng epitaxial equipment na komersyal na inilapat sa yugtong ito. Ang tatlong teknikal na kagamitan ay mayroon ding sariling katangian at maaaring mapili ayon sa mga pangangailangan. Ang diagram ng istraktura ay ipinapakita sa figure sa ibaba:

Ang mainit na pader na horizontal CVD system ay karaniwang isang single-wafer large-size growth system na hinihimok ng air flotation at rotation. Madaling makamit ang magagandang in-wafer indicator. Ang kinatawan na modelo ay Pe1O6 ng LPE Company sa Italy. Magagawa ng makinang ito ang awtomatikong paglo-load at pagbabawas ng mga wafer sa 900 ℃. Ang mga pangunahing tampok ay mataas na rate ng paglago, maikling epitaxial cycle, magandang pagkakapare-pareho sa loob ng wafer at sa pagitan ng mga hurno, atbp. Ito ay may pinakamataas na bahagi ng merkado sa China

Ayon sa mga opisyal na ulat ng LPE, kasama ang paggamit ng mga pangunahing user, ang 100-150mm (4-6 inches) na 4H-SiC epitaxial wafer na produkto na may kapal na mas mababa sa 30μm na ginawa ng Pe1O6 epitaxial furnace ay matatag na makakamit ang mga sumusunod na indicator: intra-wafer epitaxial thickness non-uniformity ≤2%, intra-wafer doping concentration non-uniformity ≤5%, surface defect density ≤1cm-2, surface defect-free area (2mm×2mm unit cell) ≥90%.

Ang mga domestic na kumpanya tulad ng JSG, CETC 48, NAURA, at NASO ay nakabuo ng monolithic silicon carbide epitaxial equipment na may katulad na mga function at nakamit ang malakihang pagpapadala. Halimbawa, noong Pebrero 2023, naglabas ang JSG ng 6-inch double-wafer SiC epitaxial equipment. Ginagamit ng kagamitan ang upper at lower layers ng upper and lower layers ng graphite parts ng reaction chamber para palaguin ang dalawang epitaxial wafers sa iisang furnace, at ang upper at lower process gases ay maaaring magkahiwalay na regulated, na may pagkakaiba sa temperatura na ≤ 5°C, na epektibong bumubuo sa kawalan ng hindi sapat na kapasidad ng produksyon ng mga monolithic horizontal epitaxial furnace. Ang pangunahing ekstrang bahagi aySiC Coating Halfmoon Parts.Kami ay nagbibigay ng 6 inch at 8 inch halfmoon parts sa mga gumagamit.

Ang warm-wall planetary CVD system, na may planetary arrangement ng base, ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglaki ng maramihang mga wafer sa iisang furnace at mataas na kahusayan sa output. Ang mga kinatawan na modelo ay ang AIXG5WWC (8X150mm) at G10-SiC (9×150mm o 6×200mm) na seryeng epitaxial equipment ng Aixtron ng Germany.

Ayon sa opisyal na ulat ng Aixtron, ang 6-inch 4H-SiC epitaxial wafer na produkto na may kapal na 10μm na ginawa ng G10 epitaxial furnace ay maaaring matatag na makamit ang mga sumusunod na indicator: inter-wafer epitaxial thickness deviation ng ±2.5%, intra-wafer epitaxial thickness non-uniformity ng 2%, inter-wafer doping concentration deviation ng ±5%, intra-wafer doping concentration non-uniformity <2%.

Hanggang ngayon, ang ganitong uri ng modelo ay bihirang ginagamit ng mga domestic user, at ang batch production data ay hindi sapat, na sa isang tiyak na lawak ay naghihigpit sa engineering application nito. Bilang karagdagan, dahil sa mataas na teknikal na mga hadlang ng multi-wafer epitaxial furnace sa mga tuntunin ng field ng temperatura at control field ng daloy, ang pagbuo ng mga katulad na kagamitan sa domestic ay nasa yugto pa rin ng pananaliksik at pag-unlad, at walang alternatibong modelo. , maaari kaming magbigay ng Aixtron Planetary susceptor tulad ng 6 na pulgada at 8 pulgada na may TaC coating o SiC coating.

Ang quasi-hot-wall vertical CVD system ay pangunahing umiikot sa mataas na bilis sa pamamagitan ng panlabas na mekanikal na tulong. Ang katangian nito ay ang kapal ng malapot na layer ay epektibong binabawasan ng isang mas mababang presyon ng silid ng reaksyon, at sa gayon ay tumataas ang rate ng paglago ng epitaxial. Kasabay nito, ang silid ng reaksyon nito ay walang itaas na dingding kung saan maaaring ideposito ang mga particle ng SiC, at hindi madaling makagawa ng mga bumabagsak na bagay. Ito ay may likas na kalamangan sa kontrol ng depekto. Ang mga kinatawan na modelo ay ang single-wafer epitaxial furnaces na EPIREVOS6 at EPIREVOS8 ng Nuflare ng Japan.

Ayon sa Nuflare, ang growth rate ng EPIREVOS6 device ay maaaring umabot ng higit sa 50μm/h, at ang surface defect density ng epitaxial wafer ay maaaring kontrolin sa ibaba 0.1cm-²; sa mga tuntunin ng kontrol ng pagkakapareho, iniulat ng engineer ng Nuflare na si Yoshiaki Daigo ang mga resulta ng pagkakapareho ng intra-wafer ng isang 10μm na kapal na 6-pulgadang epitaxial wafer na lumaki gamit ang EPIREVOS6, at ang kapal ng intra-wafer at hindi pagkakapareho ng konsentrasyon ng doping ay umabot sa 1% at 2.6% ayon sa pagkakabanggit. Nagbibigay kami ng SiC coated high purity graphite parts likeUpper Graphite Cylinder.

Sa kasalukuyan, ang mga tagagawa ng domestic equipment tulad ng Core Third Generation at JSG ay nagdisenyo at naglunsad ng mga epitaxial na kagamitan na may katulad na mga function, ngunit hindi sila ginagamit sa malaking sukat.

Sa pangkalahatan, ang tatlong uri ng kagamitan ay may sariling mga katangian at sumasakop sa isang tiyak na bahagi ng merkado sa iba't ibang mga pangangailangan sa aplikasyon:

Nagtatampok ang mainit na pader na horizontal CVD na istraktura ng napakabilis na rate ng paglago, kalidad at pagkakapareho, simpleng operasyon at pagpapanatili ng kagamitan, at mga mature na malakihang aplikasyon sa produksyon. Gayunpaman, dahil sa uri ng single-wafer at madalas na pagpapanatili, ang kahusayan ng produksyon ay mababa; ang warm wall planetary CVD sa pangkalahatan ay gumagamit ng 6 (piraso) × 100 mm (4 pulgada) o 8 (piraso) × 150 mm (6 pulgada) na istraktura ng tray, na lubos na nagpapabuti sa kahusayan ng produksyon ng kagamitan sa mga tuntunin ng kapasidad ng produksyon, ngunit mahirap kontrolin ang pagkakapare-pareho ng maraming piraso, at ang ani ng produksyon pa rin ang pinakamalaking problema; ang quasi-hot wall vertical CVD ay may isang kumplikadong istraktura, at ang kalidad na kontrol ng depekto ng epitaxial wafer production ay mahusay, na nangangailangan ng labis na mayaman sa pagpapanatili ng kagamitan at karanasan sa paggamit.

Sa patuloy na pag-unlad ng industriya, ang tatlong uri ng kagamitan na ito ay paulit-ulit na ino-optimize at maa-upgrade sa mga tuntunin ng istraktura, at ang pagsasaayos ng kagamitan ay magiging mas at mas perpekto, na gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagtutugma ng mga detalye ng mga epitaxial wafer na may iba't ibang kapal at mga kinakailangan sa depekto.