Konten yang Dioptimalkan dan Diterjemahkan pada Peralatan Pertumbuhan Epitaxial Silikon Karbida

Substrat silikon karbida (SiC) memiliki banyak cacat yang menghalangi pemrosesan langsung. Untuk membuat wafer chip, film kristal tunggal tertentu harus ditanam pada substrat SiC melalui proses epitaksi. Film ini dikenal sebagai lapisan epitaksi. Hampir semua perangkat SiC diwujudkan pada bahan epitaksi, dan bahan SiC homoepitaksial berkualitas tinggi menjadi dasar untuk pengembangan perangkat SiC. Kinerja bahan epitaksi secara langsung menentukan kinerja perangkat SiC.

Perangkat SiC arus tinggi dan keandalan tinggi menerapkan persyaratan ketat pada morfologi permukaan, kepadatan cacat, keseragaman doping, dan keseragaman ketebalanepitaksibahan. Mencapai epitaksi SiC berukuran besar, kepadatan cacat rendah, dan keseragaman tinggi telah menjadi hal penting bagi pengembangan industri SiC.

Memproduksi epitaksi SiC berkualitas tinggi bergantung pada proses dan peralatan canggih. Saat ini, metode yang paling banyak digunakan untuk pertumbuhan epitaksi SiC adalahDeposisi Uap Kimia (CVD).CVD menawarkan kontrol yang presisi terhadap ketebalan film epitaksi dan konsentrasi doping, kepadatan cacat yang rendah, laju pertumbuhan sedang, dan kontrol proses otomatis, menjadikannya teknologi yang andal untuk aplikasi komersial yang sukses.

Epitaksi SiC CVDumumnya menggunakan peralatan CVD dinding panas atau dinding hangat. Suhu pertumbuhan yang tinggi (1500–1700°C) memastikan kelanjutan bentuk kristal 4H-SiC. Berdasarkan hubungan antara arah aliran gas dan permukaan substrat, ruang reaksi sistem CVD ini dapat diklasifikasikan menjadi struktur horizontal dan vertikal.

Kualitas tungku epitaksi SiC terutama dinilai berdasarkan tiga aspek: kinerja pertumbuhan epitaksi (termasuk keseragaman ketebalan, keseragaman doping, tingkat cacat, dan laju pertumbuhan), kinerja suhu peralatan (termasuk laju pemanasan/pendinginan, suhu maksimum, dan keseragaman suhu ), dan efektivitas biaya (termasuk harga satuan dan kapasitas produksi).

Perbedaan Antara Tiga Jenis Tungku Pertumbuhan Epitaksi SiC

1. Sistem CVD Horisontal Dinding Panas:

-Fitur:Umumnya menampilkan sistem pertumbuhan wafer tunggal berukuran besar yang didorong oleh rotasi pengapungan gas, sehingga mencapai metrik intra-wafer yang sangat baik.

-Model Perwakilan:Pe1O6 LPE, mampu memuat/membongkar wafer secara otomatis pada suhu 900°C. Dikenal dengan tingkat pertumbuhan yang tinggi, siklus epitaksi yang pendek, dan kinerja intra-wafer dan inter-run yang konsisten.

-Pertunjukan:Untuk wafer epitaksi 4H-SiC 4-6 inci dengan ketebalan ≤30μm, mencapai ketidakseragaman ketebalan intra-wafer ≤2%, ketidakseragaman konsentrasi doping ≤5%, kepadatan cacat permukaan ≤1 cm-², dan bebas cacat luas permukaan (sel 2mm×2mm) ≥90%.

-Produsen Dalam Negeri: Perusahaan seperti Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang, dan Nasset Intelligent telah mengembangkan peralatan epitaksi SiC wafer tunggal serupa dengan produksi yang ditingkatkan.

2. Sistem CVD Planet Dinding Hangat:

-Fitur:Gunakan basis pengaturan planet untuk pertumbuhan multi-wafer per batch, sehingga meningkatkan efisiensi output secara signifikan.

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

-Pertunjukan:Untuk wafer epitaksi 4H-SiC 6 inci dengan ketebalan ≤10μm, mencapai deviasi ketebalan antar-wafer ±2,5%, ketidakseragaman ketebalan intra-wafer 2%, deviasi konsentrasi doping antar-wafer ±5%, dan doping intra-wafer ketidakseragaman konsentrasi <2%.

-Tantangan:Terbatasnya adopsi di pasar domestik karena kurangnya data produksi batch, hambatan teknis dalam pengendalian suhu dan aliran di lapangan, dan penelitian dan pengembangan yang sedang berlangsung tanpa implementasi skala besar.

3. Sistem CVD Vertikal Quasi-hot-wall:

- Fitur:Memanfaatkan bantuan mekanis eksternal untuk rotasi substrat berkecepatan tinggi, mengurangi ketebalan lapisan batas dan meningkatkan laju pertumbuhan epitaksi, dengan keunggulan inheren dalam pengendalian cacat.

- Model Representatif:Wafer tunggal Nuflare EPIREVOS6 dan EPIREVOS8.

-Pertunjukan:Mencapai tingkat pertumbuhan di atas 50μm/jam, kontrol kepadatan cacat permukaan di bawah 0,1 cm-², dan ketidakseragaman ketebalan intra-wafer dan konsentrasi doping masing-masing sebesar 1% dan 2,6%.

-Pembangunan Dalam Negeri:Perusahaan seperti Xingsandai dan Jingsheng Mekatronik telah merancang peralatan serupa tetapi belum mencapai penggunaan skala besar.

Ringkasan

Masing-masing dari tiga jenis struktural peralatan pertumbuhan epitaksi SiC memiliki karakteristik berbeda dan menempati segmen pasar tertentu berdasarkan kebutuhan aplikasi. CVD horizontal dinding panas menawarkan tingkat pertumbuhan yang sangat cepat serta kualitas dan keseragaman yang seimbang namun memiliki efisiensi produksi yang lebih rendah karena pemrosesan wafer tunggal. CVD planetary berdinding hangat secara signifikan meningkatkan efisiensi produksi namun menghadapi tantangan dalam kontrol konsistensi multi-wafer. CVD vertikal quasi-hot-wall unggul dalam pengendalian cacat dengan struktur kompleks dan memerlukan pengalaman pemeliharaan dan operasional yang ekstensif.

Seiring berkembangnya industri, pengoptimalan dan peningkatan berulang dalam struktur peralatan ini akan menghasilkan konfigurasi yang semakin disempurnakan, sehingga memainkan peran penting dalam memenuhi beragam spesifikasi wafer epitaksi untuk persyaratan ketebalan dan cacat.

Keuntungan dan Kerugian Tungku Pertumbuhan Epitaksi SiC yang Berbeda

Dengan perkembangan industri yang berkelanjutan, ketiga jenis peralatan ini akan menjalani optimalisasi dan peningkatan struktural berulang, yang mengarah pada konfigurasi yang semakin disempurnakan yang sesuai dengan berbagai spesifikasi wafer epitaksi untuk persyaratan ketebalan dan cacat.