Sic epitaxial विकास भट्ठी के विभिन्न तकनीकी मार्ग

सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट में कई दोष होते हैं और इसे सीधे संसाधित नहीं किया जा सकता है। चिप वेफर्स बनाने के लिए एक एपिटैक्सियल प्रक्रिया के माध्यम से एक विशिष्ट एकल क्रिस्टल पतली फिल्म को उन पर उगाने की आवश्यकता है। यह पतली फिल्म एपिटैक्सियल लेयर है। लगभग सभी सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणों को एपिटैक्सियल सामग्री पर महसूस किया जाता है। उच्च गुणवत्ता वाले सिलिकॉन कार्बाइड सजातीय एपिटैक्सियल सामग्री सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणों के विकास के लिए आधार हैं। एपिटैक्सियल सामग्री का प्रदर्शन सीधे सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणों के प्रदर्शन की प्राप्ति को निर्धारित करता है।

उच्च-वर्तमान और उच्च-विश्वसनीयता सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणों ने सतह आकृति विज्ञान, दोष घनत्व, डोपिंग और एपिटैक्सियल सामग्री की मोटाई एकरूपता पर अधिक कठोर आवश्यकताओं को आगे बढ़ाया है। बड़े आकार, कम-विकृत घनत्व और उच्च-एकरूपतासिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सीसिलिकॉन कार्बाइड उद्योग के विकास की कुंजी बन गई है।

उच्च गुणवत्ता की तैयारीसिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सीउन्नत प्रक्रियाओं और उपकरणों की आवश्यकता है। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सियल ग्रोथ विधि रासायनिक वाष्प बयान (सीवीडी) है, जिसमें एपिटैक्सियल फिल्म मोटाई और डोपिंग एकाग्रता, कम दोष, मध्यम विकास दर और स्वचालित प्रक्रिया नियंत्रण के सटीक नियंत्रण के फायदे हैं। यह एक विश्वसनीय तकनीक है जिसका सफलतापूर्वक व्यवसायीकरण किया गया है।

सिलिकॉन कार्बाइड सीवीडी एपिटैक्सी आम तौर पर गर्म दीवार या गर्म दीवार सीवीडी उपकरण का उपयोग करता है, जो उच्च विकास तापमान की स्थिति (1500-1700 ℃) के तहत एपिटैक्सियल लेयर 4 एच क्रिस्टल एसआईसी की निरंतरता को सुनिश्चित करता है। वर्षों के विकास के बाद, गर्म दीवार या गर्म दीवार सीवीडी को क्षैतिज क्षैतिज संरचना रिएक्टरों और ऊर्ध्वाधर ऊर्ध्वाधर संरचना रिएक्टरों में इनलेट गैस प्रवाह और सब्सट्रेट सतह की दिशा के बीच संबंध के अनुसार विभाजित किया जा सकता है।

सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सियल भट्ठी की गुणवत्ता में मुख्य रूप से तीन संकेतक हैं। पहला एपिटैक्सियल ग्रोथ प्रदर्शन है, जिसमें मोटाई एकरूपता, डोपिंग एकरूपता, दोष दर और विकास दर शामिल है; दूसरा उपकरण का तापमान प्रदर्शन है, जिसमें हीटिंग/कूलिंग दर, अधिकतम तापमान, तापमान एकरूपता शामिल हैं; और अंत में यूनिट मूल्य और उत्पादन क्षमता सहित उपकरणों का लागत प्रदर्शन।

सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सियल ग्रोथ भट्टियों के तीन प्रकार के बीच अंतर

हॉट वॉल हॉरिजॉन्टल सीवीडी, वार्म वॉल प्लैनेटरी सीवीडी और क्वासी-हॉट वॉल वर्टिकल सीवीडी मुख्यधारा के एपिटैक्सियल उपकरण प्रौद्योगिकी समाधान हैं जो इस स्तर पर व्यावसायिक रूप से लागू किए गए हैं। तीन तकनीकी उपकरणों की अपनी विशेषताएं भी हैं और उन्हें जरूरतों के अनुसार चुना जा सकता है। संरचना आरेख नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

गर्म दीवार क्षैतिज सीवीडी प्रणाली आम तौर पर एक एकल-वफ़र बड़े आकार की वृद्धि प्रणाली है जो वायु फ्लोटेशन और रोटेशन द्वारा संचालित होती है। अच्छे इन-वफ़र संकेतकों को प्राप्त करना आसान है। प्रतिनिधि मॉडल इटली में LPE कंपनी का PE1O6 है। यह मशीन 900 ℃ पर वेफर्स के स्वचालित लोडिंग और अनलोडिंग का एहसास कर सकती है। मुख्य विशेषताएं उच्च विकास दर, लघु एपिटैक्सियल चक्र, वेफर के भीतर अच्छी स्थिरता और भट्टियों के बीच, आदि हैं। यह चीन में सबसे अधिक बाजार हिस्सेदारी है।

LPE आधिकारिक रिपोर्टों के अनुसार, प्रमुख उपयोगकर्ताओं के उपयोग के साथ, 100-150 मिमी (4-6 इंच) 4H-SIC एपिटैक्सियल वेफर उत्पाद PE1O6 एपिटैक्सियल भट्टी द्वारा उत्पादित 30μm से कम की मोटाई के साथ निम्न संकेतकों को प्राप्त कर सकते हैं घनत्व ≤1cm-2, सतह दोष-मुक्त क्षेत्र (2 मिमी × 2 मिमी इकाई सेल)%90%।

JSG, CETC 48, NAURA, और NASO जैसी घरेलू कंपनियों ने समान कार्यों के साथ अखंड सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सियल उपकरण विकसित किए हैं और बड़े पैमाने पर शिपमेंट प्राप्त किए हैं। उदाहरण के लिए, फरवरी 2023 में, जेएसजी ने 6 इंच डबल-वेफर एसआईसी एपिटैक्सियल उपकरण जारी किए। उपकरण एक ही भट्ठी में दो एपिटैक्सियल वेफर्स को उगाने के लिए प्रतिक्रिया कक्ष के ग्रेफाइट भागों के ऊपरी और निचली परतों की ऊपरी और निचली परतों का उपयोग करता है, और ऊपरी और निचली प्रक्रिया गैसों को अलग -अलग विनियमित किया जा सकता है, जो कि ° 5 ° C के तापमान अंतर के साथ होता है, जो कि मोनोलिथिक हॉरीज़ॉन्टल प्रोडक्शन की कमी के लिए प्रभावी रूप से बनाता है।Sic कोटिंग हाफमून भागोंहम उपयोगकर्ताओं को 6 इंच और 8 इंच हाफमून भागों की आपूर्ति कर रहे हैं।

बेस की एक ग्रह व्यवस्था के साथ गर्म-दीवार ग्रह सीवीडी प्रणाली, एक ही भट्ठी और उच्च उत्पादन दक्षता में कई वेफर्स के विकास की विशेषता है। प्रतिनिधि मॉडल AIXG5WWC (8x150 मिमी) और G10-SIC (9 × 150 मिमी या 6 × 200 मिमी) श्रृंखला के एपिटैक्सियल उपकरण हैं।

Aixtron की आधिकारिक रिपोर्ट के अनुसार, G10 एपिटैक्सियल भट्टी द्वारा उत्पादित 10μM की मोटाई के साथ 6-इंच 4H-SIC एपिटैक्सियल वेफर उत्पाद निम्नलिखित संकेतकों को प्राप्त कर सकते हैं एकाग्रता गैर-एकरूपता <2%।

अब तक, इस प्रकार के मॉडल का उपयोग शायद ही कभी घरेलू उपयोगकर्ताओं द्वारा किया जाता है, और बैच उत्पादन डेटा अपर्याप्त है, जो कुछ हद तक इसके इंजीनियरिंग एप्लिकेशन को प्रतिबंधित करता है। इसके अलावा, तापमान क्षेत्र और प्रवाह क्षेत्र नियंत्रण के संदर्भ में बहु-वेफर एपिटैक्सियल भट्टियों की उच्च तकनीकी बाधाओं के कारण, समान घरेलू उपकरणों का विकास अभी भी अनुसंधान और विकास के चरण में है, और इस बीच में कोई वैकल्पिक मॉडल नहीं है। इस बीच, हम 6 इंच और 8 इंच जैसे टैक कोटिंग या एसआईसी कोटिंग के साथ Aixtron ग्रहों के सूस को प्रदान कर सकते हैं।

अर्ध-हॉट-वॉल वर्टिकल सीवीडी सिस्टम मुख्य रूप से बाहरी यांत्रिक सहायता के माध्यम से उच्च गति पर घूमता है। इसकी विशेषता यह है कि चिपचिपा परत की मोटाई प्रभावी रूप से कम प्रतिक्रिया कक्ष के दबाव से कम हो जाती है, जिससे एपिटैक्सियल वृद्धि दर बढ़ जाती है। इसी समय, इसकी प्रतिक्रिया कक्ष में एक ऊपरी दीवार नहीं होती है जिस पर एसआईसी कणों को जमा किया जा सकता है, और गिरती वस्तुओं का उत्पादन करना आसान नहीं है। यह दोष नियंत्रण में एक अंतर्निहित लाभ है। प्रतिनिधि मॉडल जापान के Nuflare के एकल-वेफर एपिटैक्सियल फर्नेस Epirevos6 और Epirevos8 हैं।

Nuflare के अनुसार, Epirevos6 डिवाइस की वृद्धि दर 50μm/h से अधिक तक पहुंच सकती है, और एपिटैक्सियल वेफर की सतह दोष घनत्व को 0.1cm-of से नीचे नियंत्रित किया जा सकता है; एकरूपता नियंत्रण के संदर्भ में, Nuflare इंजीनियर योशियाकी डाइगो ने एपिरेवोस 6 का उपयोग करके उगाए गए 10μm मोटी 6-इंच के एपिटैक्सियल वेफर के इंट्रा-वेफर एकरूपता परिणामों की सूचना दी, और इंट्रा-वेफर मोटाई और डोपिंग एकाग्रता गैर-अजेयवाद 1% और 2.6% तक पहुंच रहे हैं।ऊपरी ग्रेफाइट सिलेंडर.

वर्तमान में, कोर थर्ड जेनरेशन और जेएसजी जैसे घरेलू उपकरण निर्माताओं ने समान कार्यों के साथ एपिटैक्सियल उपकरण डिजाइन और लॉन्च किए हैं, लेकिन उनका उपयोग बड़े पैमाने पर नहीं किया गया है।

सामान्य तौर पर, तीन प्रकार के उपकरणों की अपनी विशेषताएं होती हैं और विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं में एक निश्चित बाजार हिस्सेदारी पर कब्जा करते हैं:

गर्म दीवार क्षैतिज सीवीडी संरचना में अल्ट्रा-फास्ट विकास दर, गुणवत्ता और एकरूपता, सरल उपकरण संचालन और रखरखाव, और परिपक्व बड़े पैमाने पर उत्पादन अनुप्रयोग शामिल हैं। हालांकि, एकल-वेफर प्रकार और लगातार रखरखाव के कारण, उत्पादन दक्षता कम है; गर्म दीवार ग्रह सीवीडी आम तौर पर एक 6 (टुकड़ा) × 100 मिमी (4 इंच) या 8 (टुकड़ा) × 150 मिमी (6 इंच) ट्रे संरचना को अपनाता है, जो उत्पादन क्षमता के संदर्भ में उपकरणों की उत्पादन दक्षता में बहुत सुधार करता है, लेकिन कई टुकड़ों की स्थिरता को नियंत्रित करना मुश्किल है, और उत्पादन उपज अभी भी सबसे बड़ी समस्या है; अर्ध-हॉट वॉल वर्टिकल सीवीडी में एक जटिल संरचना है, और एपिटैक्सियल वेफर उत्पादन का गुणवत्ता दोष नियंत्रण उत्कृष्ट है, जिसके लिए बेहद समृद्ध उपकरण रखरखाव और उपयोग के अनुभव की आवश्यकता होती है।

उद्योग के निरंतर विकास के साथ, इन तीन प्रकार के उपकरणों को संरचना के संदर्भ में पुनरावृत्त रूप से अनुकूलित और अपग्रेड किया जाएगा, और उपकरण कॉन्फ़िगरेशन अधिक से अधिक परिपूर्ण हो जाएगा, विभिन्न मोटाई और दोष आवश्यकताओं के साथ एपिटैक्सियल वेफर्स के विनिर्देशों के मिलान में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा।