सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सियल ग्रोथ उपकरण पर अनुकूलित और अनुवादित सामग्री

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सब्सट्रेट्स में कई दोष हैं जो सीधे प्रसंस्करण को रोकते हैं। चिप वेफर्स बनाने के लिए, एक विशिष्ट एकल-क्रिस्टल फिल्म को एपिटैक्सियल प्रक्रिया के माध्यम से SiC सब्सट्रेट पर विकसित किया जाना चाहिए। इस फिल्म को एपिटैक्सियल परत के रूप में जाना जाता है। लगभग सभी SiC उपकरणों को एपिटैक्सियल सामग्रियों पर साकार किया जाता है, और उच्च गुणवत्ता वाली होमियोएपिटैक्सियल SiC सामग्री SiC डिवाइस के विकास की नींव बनाती है। एपिटैक्सियल सामग्रियों का प्रदर्शन सीधे SiC उपकरणों के प्रदर्शन को निर्धारित करता है।

उच्च-वर्तमान और उच्च-विश्वसनीयता वाले SiC उपकरण सतह आकृति विज्ञान, दोष घनत्व, डोपिंग एकरूपता और मोटाई एकरूपता पर कठोर आवश्यकताएं लगाते हैं।epitaxialसामग्री. बड़े आकार, कम-दोष घनत्व और उच्च-एकरूपता SiC एपिटैक्सी को प्राप्त करना SiC उद्योग के विकास के लिए महत्वपूर्ण हो गया है।

उच्च गुणवत्ता वाली SiC एपिटैक्सी का उत्पादन उन्नत प्रक्रियाओं और उपकरणों पर निर्भर करता है। वर्तमान में, SiC एपीटैक्सियल वृद्धि के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि हैरासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी)।सीवीडी एपिटैक्सियल फिल्म की मोटाई और डोपिंग एकाग्रता, कम दोष घनत्व, मध्यम विकास दर और स्वचालित प्रक्रिया नियंत्रण पर सटीक नियंत्रण प्रदान करता है, जो इसे सफल व्यावसायिक अनुप्रयोगों के लिए एक विश्वसनीय तकनीक बनाता है।

SiC सीवीडी एपिटैक्सीआमतौर पर हॉट-वॉल या वॉर्म-वॉल सीवीडी उपकरण का उपयोग किया जाता है। उच्च वृद्धि तापमान (1500-1700°C) 4H-SiC क्रिस्टलीय रूप की निरंतरता सुनिश्चित करते हैं। गैस प्रवाह दिशा और सब्सट्रेट सतह के बीच संबंध के आधार पर, इन सीवीडी प्रणालियों के प्रतिक्रिया कक्षों को क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर संरचनाओं में वर्गीकृत किया जा सकता है।

SiC एपिटैक्सियल भट्टियों की गुणवत्ता मुख्य रूप से तीन पहलुओं पर आंकी जाती है: एपिटैक्सियल वृद्धि प्रदर्शन (मोटाई एकरूपता, डोपिंग एकरूपता, दोष दर और विकास दर सहित), उपकरण का तापमान प्रदर्शन (हीटिंग/कूलिंग दर, अधिकतम तापमान और तापमान एकरूपता सहित) ), और लागत-प्रभावशीलता (इकाई मूल्य और उत्पादन क्षमता सहित)।

तीन प्रकार के SiC एपिटैक्सियल ग्रोथ फर्नेस के बीच अंतर

1. हॉट-वॉल क्षैतिज सीवीडी सिस्टम:

-विशेषताएँ:आम तौर पर गैस फ्लोटेशन रोटेशन द्वारा संचालित सिंगल-वेफर बड़े आकार के विकास सिस्टम की सुविधा होती है, जो उत्कृष्ट इंट्रा-वेफर मेट्रिक्स प्राप्त करते हैं।

-प्रतिनिधि मॉडल:LPE का Pe1O6, 900°C पर स्वचालित वेफर लोडिंग/अनलोडिंग में सक्षम है। उच्च विकास दर, लघु एपीटैक्सियल चक्र और लगातार इंट्रा-वेफर और इंटर-रन प्रदर्शन के लिए जाना जाता है।

-प्रदर्शन:≤30μm मोटाई वाले 4-6 इंच 4H-SiC एपिटैक्सियल वेफर्स के लिए, यह इंट्रा-वेफर मोटाई गैर-एकरूपता ≤2%, डोपिंग एकाग्रता गैर-एकरूपता ≤5%, सतह दोष घनत्व ≤1 सेमी-², और दोष-मुक्त प्राप्त करता है सतह क्षेत्र (2 मिमी × 2 मिमी सेल) ≥90%।

-घरेलू निर्माता: जिंगशेंग मेक्ट्रोनिक्स, सीईटीसी 48, नॉर्थ हुआचुआंग और नासेट इंटेलिजेंट जैसी कंपनियों ने बड़े पैमाने पर उत्पादन के साथ समान सिंगल-वेफर SiC एपिटैक्सियल उपकरण विकसित किए हैं।

2. वार्म-वॉल प्लैनेटरी सीवीडी सिस्टम:

-विशेषताएँ:प्रति बैच मल्टी-वेफर विकास के लिए ग्रहीय व्यवस्था आधारों का उपयोग करें, जिससे आउटपुट दक्षता में उल्लेखनीय सुधार होगा।

-प्रतिनिधि मॉडल:Aixtron की AIXG5WWC (8x150mm) और G10-SiC (9x150mm या 6x200mm) श्रृंखला।

-प्रदर्शन:≤10μm मोटाई वाले 6-इंच 4H-SiC एपिटैक्सियल वेफर्स के लिए, यह अंतर-वेफर मोटाई विचलन ±2.5%, इंट्रा-वेफर मोटाई गैर-एकरूपता 2%, अंतर-वेफर डोपिंग एकाग्रता विचलन ±5%, और इंट्रा-वेफर डोपिंग प्राप्त करता है। एकाग्रता गैर-एकरूपता <2%।

-चुनौतियां:बैच उत्पादन डेटा की कमी, तापमान और प्रवाह क्षेत्र नियंत्रण में तकनीकी बाधाओं और बड़े पैमाने पर कार्यान्वयन के बिना चल रहे अनुसंधान एवं विकास के कारण घरेलू बाजारों में इसे सीमित रूप से अपनाया गया।

3. अर्ध-हॉट-वॉल वर्टिकल सीवीडी सिस्टम:

- विशेषताएँ:उच्च गति सब्सट्रेट रोटेशन के लिए बाहरी यांत्रिक सहायता का उपयोग करें, सीमा परत की मोटाई को कम करें और दोष नियंत्रण में अंतर्निहित लाभ के साथ एपिटैक्सियल विकास दर में सुधार करें।

- प्रतिनिधि मॉडल:नुफ्लेयर का सिंगल-वेफर EPIREVOS6 और EPIREVOS8।

-प्रदर्शन:50μm/h से अधिक वृद्धि दर, 0.1 सेमी-² से नीचे सतह दोष घनत्व नियंत्रण, और इंट्रा-वेफर मोटाई और डोपिंग एकाग्रता गैर-एकरूपता क्रमशः 1% और 2.6% प्राप्त करता है।

-घरेलू विकास:ज़िंगसैंडाई और जिंगशेंग मेक्ट्रोनिक्स जैसी कंपनियों ने समान उपकरण डिज़ाइन किए हैं लेकिन बड़े पैमाने पर उपयोग हासिल नहीं किया है।

सारांश

SiC एपिटैक्सियल ग्रोथ उपकरण के तीन संरचनात्मक प्रकारों में से प्रत्येक में अलग-अलग विशेषताएं हैं और आवेदन आवश्यकताओं के आधार पर विशिष्ट बाजार खंडों पर कब्जा है। हॉट-वॉल हॉरिजॉन्टल सीवीडी अल्ट्रा-फास्ट विकास दर और संतुलित गुणवत्ता और एकरूपता प्रदान करता है लेकिन सिंगल-वेफर प्रसंस्करण के कारण इसकी उत्पादन क्षमता कम होती है। वार्म-वॉल प्लैनेटरी सीवीडी उत्पादन क्षमता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है लेकिन मल्टी-वेफर स्थिरता नियंत्रण में चुनौतियों का सामना करता है। अर्ध-गर्म-दीवार ऊर्ध्वाधर सीवीडी जटिल संरचना के साथ दोष नियंत्रण में उत्कृष्टता प्राप्त करता है और इसके लिए व्यापक रखरखाव और परिचालन अनुभव की आवश्यकता होती है।

जैसे-जैसे उद्योग विकसित होता है, इन उपकरण संरचनाओं में पुनरावृत्त अनुकूलन और उन्नयन से तेजी से परिष्कृत कॉन्फ़िगरेशन को बढ़ावा मिलेगा, जो मोटाई और दोष आवश्यकताओं के लिए विविध एपिटैक्सियल वेफर विनिर्देशों को पूरा करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा।

विभिन्न SiC एपिटैक्सियल ग्रोथ फर्नेस के फायदे और नुकसान

निरंतर उद्योग विकास के साथ, इन तीन प्रकार के उपकरणों को पुनरावृत्त संरचनात्मक अनुकूलन और उन्नयन से गुजरना होगा, जिससे तेजी से परिष्कृत कॉन्फ़िगरेशन होंगे जो मोटाई और दोष आवश्यकताओं के लिए विभिन्न एपिटैक्सियल वेफर विनिर्देशों से मेल खाते हैं।