एसआयसी एपिटॅक्सियल ग्रोथ फर्नेसचे वेगवेगळे तांत्रिक मार्ग

सिलिकॉन कार्बाईड सब्सट्रेट्समध्ये बरेच दोष आहेत आणि त्यावर थेट प्रक्रिया केली जाऊ शकत नाही. चिप वेफर्स बनविण्यासाठी विशिष्ट एकल क्रिस्टल पातळ फिल्म त्यांच्यावर एपिटॅक्सियल प्रक्रियेद्वारे वाढविणे आवश्यक आहे. हा पातळ चित्रपट एपिटॅक्सियल लेयर आहे. जवळजवळ सर्व सिलिकॉन कार्बाईड डिव्हाइस एपिटॅक्सियल सामग्रीवर जाणवतात. सिलिकॉन कार्बाईड उपकरणांच्या विकासासाठी उच्च-गुणवत्तेची सिलिकॉन कार्बाईड एकसंध एपिटॅक्सियल मटेरियल हा आधार आहे. एपिटॅक्सियल सामग्रीची कार्यक्षमता थेट सिलिकॉन कार्बाइड डिव्हाइसच्या कामगिरीची प्राप्ती निश्चित करते.

उच्च-चालू आणि उच्च-विश्वसनीयता सिलिकॉन कार्बाईड उपकरणांनी पृष्ठभागाच्या मॉर्फोलॉजी, दोष घनता, डोपिंग आणि एपिटेक्सियल सामग्रीची जाडी एकसारखेपणा यावर अधिक कठोर आवश्यकता पुढे आणल्या आहेत. मोठ्या आकारात, कमी-डिफेक्ट घनता आणि उच्च-एकसमानतासिलिकॉन कार्बाईड एपिटॅक्सीसिलिकॉन कार्बाईड उद्योगाच्या विकासाची गुरुकिल्ली बनली आहे.

उच्च-गुणवत्तेची तयारीसिलिकॉन कार्बाईड एपिटॅक्सीप्रगत प्रक्रिया आणि उपकरणे आवश्यक आहेत. सर्वात जास्त प्रमाणात वापरल्या जाणार्‍या सिलिकॉन कार्बाईड एपिटॅक्सियल ग्रोथ पद्धत म्हणजे केमिकल वाष्प जमा (सीव्हीडी), ज्यात एपिटॅक्सियल फिल्म जाडी आणि डोपिंग एकाग्रता, कमी दोष, मध्यम वाढीचा दर आणि स्वयंचलित प्रक्रिया नियंत्रणाचे अचूक नियंत्रण आहे. हे एक विश्वासार्ह तंत्रज्ञान आहे ज्याचे यशस्वीरित्या व्यापारीकरण केले गेले आहे.

सिलिकॉन कार्बाईड सीव्हीडी एपिटॅक्सी सामान्यत: गरम भिंत किंवा उबदार भिंत सीव्हीडी उपकरणे वापरते, जे उच्च वाढीच्या तापमानाच्या स्थितीत (1500-1700 ℃) एपिटॅक्सियल लेयर 4 एच क्रिस्टल एसआयसीची सुरूवात सुनिश्चित करते. अनेक वर्षांच्या विकासानंतर, गरम भिंत किंवा उबदार भिंत सीव्हीडी इनलेट गॅस प्रवाह आणि सब्सट्रेट पृष्ठभागाच्या दिशेने असलेल्या संबंधानुसार क्षैतिज क्षैतिज रचना अणुभट्ट्या आणि अनुलंब अनुलंब रचना अणुभट्ट्यांमध्ये विभागली जाऊ शकते.

सिलिकॉन कार्बाईड एपिटॅक्सियल फर्नेसच्या गुणवत्तेत प्रामुख्याने तीन निर्देशक असतात. प्रथम जाडी एकरूपता, डोपिंग एकरूपता, दोष दर आणि वाढीचा दर यासह एपिटॅक्सियल ग्रोथ परफॉरमन्स आहे; दुसरे म्हणजे हीटिंग/कूलिंग रेट, जास्तीत जास्त तापमान, तापमान एकसारखेपणा यासह उपकरणांचे तापमान कार्यक्षमता; आणि शेवटी युनिट किंमत आणि उत्पादन क्षमतेसह उपकरणांची किंमत स्वतःच.

तीन प्रकारचे सिलिकॉन कार्बाइड एपिटॅक्सियल ग्रोथ फर्नेसेसमधील फरक

हॉट वॉल क्षैतिज सीव्हीडी, उबदार वॉल ग्रह सीव्हीडी आणि अर्ध-हॉट वॉल वॉल व्हर्टिकल सीव्हीडी हे मुख्य प्रवाहातील एपिटॅक्सियल उपकरणे तंत्रज्ञान समाधान आहेत जे या टप्प्यावर व्यावसायिकपणे लागू केले गेले आहेत. तीन तांत्रिक उपकरणांची स्वतःची वैशिष्ट्ये देखील आहेत आणि गरजेनुसार निवडली जाऊ शकतात. रचना आकृती खालील आकृतीमध्ये दर्शविली आहे:

गरम भिंत क्षैतिज सीव्हीडी सिस्टम सामान्यत: एअर फ्लोटेशन आणि रोटेशनद्वारे चालविणारी एकल-वेफर मोठ्या आकाराची वाढ प्रणाली असते. चांगले इन-वेफर निर्देशक साध्य करणे सोपे आहे. प्रतिनिधी मॉडेल इटलीमधील एलपीई कंपनीचे पीई 1 ओ 6 आहे. या मशीनला 900 ℃ वर स्वयंचलित लोडिंग आणि वेफर्सचे अनलोडिंगची जाणीव होऊ शकते. मुख्य वैशिष्ट्ये म्हणजे उच्च वाढीचा दर, लहान एपिटॅक्सियल सायकल, वेफरमध्ये आणि फर्नेसेस दरम्यान चांगली सुसंगतता इत्यादी चीनमध्ये बाजारातील सर्वाधिक हिस्सा आहे.

एलपीईच्या अधिकृत अहवालानुसार, प्रमुख वापरकर्त्यांच्या वापरासह, 100-150 मिमी (4-6 इंच) 4 एच-सिक एपिटॅक्सियल वेफर उत्पादने पी 1 ओ 6 एपिटॅक्सियल फर्नेसद्वारे तयार केलेल्या 30μm पेक्षा कमी जाडी खालील निर्देशक साध्य करू शकतात: इंट्रा-व्हेफर एपिटॅक्सियल जाडपणा-2%-2%-2%-2%-2%-2%नॉन-इंट्रा-वी-एकसमानता ≤2%नाही-2%नॉन-इंट्रा-वाईफिकेशन ≤2%-2%-2%-2%एकसमानता ≤2%नाही. C सीएम -2, पृष्ठभाग दोष-मुक्त क्षेत्र (2 मिमी × 2 मिमी युनिट सेल) ≥90%.

जेएसजी, सीईटीसी 48, नौरा आणि नासो सारख्या देशांतर्गत कंपन्यांनी समान कार्यांसह मोनोलिथिक सिलिकॉन कार्बाइड एपिटॅक्सियल उपकरणे विकसित केली आहेत आणि मोठ्या प्रमाणात शिपमेंट्स साध्य केल्या आहेत. उदाहरणार्थ, फेब्रुवारी 2023 मध्ये, जेएसजीने 6 इंचाची डबल-वेफर एसआयसी एपिटॅक्सियल उपकरणे सोडली. उपकरणे रिएक्शन चेंबरच्या ग्रेफाइट भागांच्या वरच्या आणि खालच्या थरांच्या वरच्या आणि खालच्या थरांचा वापर एकाच भट्टीमध्ये दोन एपिटॅक्सियल वेफर्स वाढविण्यासाठी करतात आणि वरच्या आणि खालच्या प्रक्रियेच्या वायूंचे स्वतंत्रपणे नियमन केले जाऊ शकते, जे ° 5 डिग्री सेल्सियस तापमानात फरक करते.Sic कोटिंग हाफमून भाग. आम्ही वापरकर्त्यांना 6 इंच आणि 8 इंच हाफमून भाग पुरवतो.

बेसच्या ग्रहांच्या व्यवस्थेसह उबदार-वॉल ग्रह सीव्हीडी प्रणाली, एकाच भट्टीमध्ये एकाधिक वेफर्सच्या वाढीद्वारे आणि उच्च आउटपुट कार्यक्षमतेद्वारे दर्शविली जाते. प्रतिनिधी मॉडेल म्हणजे एआयएक्सजी 5 डब्ल्यूडब्ल्यूसी (8x150 मिमी) आणि जी 10-एसआयसी (9 × 150 मिमी किंवा 6 × 200 मिमी) जर्मनीच्या आयक्सट्रॉनची एपिटॅक्सियल उपकरणे आहेत.

आयक्सट्रॉनच्या अधिकृत अहवालानुसार, जी 10 एपिटॅक्सियल फर्नेसद्वारे उत्पादित 10μm जाडीसह 6-इंच 4 एच-सिक एपिटॅक्सियल वेफर उत्पादने खालील निर्देशकांना स्थिरपणे साध्य करू शकतात: इंटर-वेफर एपिटॅक्सियल जाडी विचलन ± 2.5%, इंट्रा-वेफर एपिटॅक्सियल ज्वलता, 2%इंट्रा-वेफर डीओपीआयसीटी-इंटेर-वेफर डीओपीआयडी डीओपीसीटी डीओपीसीटी 2%इंट्रा-वेफर डीओपीआयडी डीओपीआयडी डीओपीसीटी 2%इंट्रा-वेफर डीओपीआयसी डीओपीआयसीटी, इंटर-वेफर डिओफिक डिओफिक डीओपीटी एकाग्रता नसलेली एकसमान <2%.

आत्तापर्यंत, या प्रकारचे मॉडेल घरगुती वापरकर्त्यांद्वारे क्वचितच वापरले जाते आणि बॅच उत्पादन डेटा अपुरा आहे, जो काही प्रमाणात अभियांत्रिकी अनुप्रयोगास प्रतिबंधित करतो. याव्यतिरिक्त, तापमान फील्ड आणि फ्लो फील्ड कंट्रोलच्या दृष्टीने मल्टी-वेफर एपिटॅक्सियल फर्नेसेसच्या उच्च तांत्रिक अडथळ्यांमुळे, समान घरगुती उपकरणांचा विकास अद्याप संशोधन आणि विकासाच्या टप्प्यात आहे आणि तेथे कोणतेही पर्यायी मॉडेल नाही. दरम्यान, आम्ही टीएसी कोटिंग किंवा एसआयसी कोटिंगसह 6 इंच आणि 8 इंच सारखे ixtstron प्लॅनेटरी ग्रहण प्रदान करू शकतो.

अर्ध-हॉट-वॉल अनुलंब सीव्हीडी सिस्टम प्रामुख्याने बाह्य यांत्रिक सहाय्याद्वारे उच्च वेगाने फिरते. त्याचे वैशिष्ट्य असे आहे की चिकट थराची जाडी कमी प्रतिक्रिया चेंबरच्या दाबाने प्रभावीपणे कमी होते, ज्यामुळे एपिटॅक्सियल वाढीचा दर वाढतो. त्याच वेळी, त्याच्या रिएक्शन चेंबरमध्ये वरची भिंत नसते ज्यावर एसआयसी कण जमा केले जाऊ शकतात आणि घसरणार्‍या वस्तू तयार करणे सोपे नाही. दोष नियंत्रणामध्ये त्याचा अंतर्निहित फायदा आहे. प्रतिनिधी मॉडेल जपानच्या नुफ्लेअरचे सिंगल-वेफर एपिटॅक्सियल फर्नेसेस एपिरेवोस 6 आणि एपिरेवोस 8 आहेत.

नुफ्लेअरच्या मते, एपिरेव्होस 6 डिव्हाइसचा वाढीचा दर 50μm/त्यापेक्षा जास्त पोहोचू शकतो आणि एपिटॅक्सियल वेफरच्या पृष्ठभागाच्या दोष घनतेस 0.1 सेमी-खालच्या खाली नियंत्रित केले जाऊ शकते; एकसमान नियंत्रणाच्या बाबतीत, नफ्लेअर अभियंता योशियाकी डायगो यांनी एपिरेवोस 6 वापरुन वाढलेल्या 10μm जाड 6-इंचाच्या एपिटॅक्सियल वेफरच्या इंट्रा-वेफर एकसमानतेचा परिणाम अनुक्रमे 1% आणि 2.6% पर्यंत पोहोचला आहे.अप्पर ग्रेफाइट सिलेंडर.

सध्या, कोअर थर्ड जनरेशन आणि जेएसजी सारख्या घरगुती उपकरणे उत्पादकांनी समान कार्यांसह एपिटॅक्सियल उपकरणे डिझाइन आणि लाँच केली आहेत, परंतु त्यांचा मोठ्या प्रमाणात वापर केला गेला नाही.

सर्वसाधारणपणे, तीन प्रकारच्या उपकरणांमध्ये त्यांची स्वतःची वैशिष्ट्ये आहेत आणि वेगवेगळ्या अनुप्रयोगांच्या गरजेनुसार विशिष्ट बाजाराचा वाटा व्यापतात:

हॉट वॉल क्षैतिज सीव्हीडी स्ट्रक्चरमध्ये अल्ट्रा-फास्ट ग्रोथ रेट, गुणवत्ता आणि एकसारखेपणा, साधे उपकरणे ऑपरेशन आणि देखभाल आणि परिपक्व मोठ्या प्रमाणात उत्पादन अनुप्रयोग आहेत. तथापि, एकल-वेफर प्रकार आणि वारंवार देखभालमुळे, उत्पादन कार्यक्षमता कमी आहे; उबदार वॉल ग्रह सीव्हीडी सामान्यत: 6 (तुकडा) × 100 मिमी (4 इंच) किंवा 8 (तुकडा) × 150 मिमी (6 इंच) ट्रे रचना स्वीकारते, ज्यामुळे उत्पादन क्षमतेच्या बाबतीत उपकरणांची उत्पादन कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात सुधारते, परंतु एकाधिक तुकड्यांच्या सुसंगततेवर नियंत्रण ठेवणे कठीण आहे आणि उत्पादन उत्पादन अजूनही सर्वात मोठी समस्या आहे; अर्ध-हॉट वॉल वॉल व्हर्टिकल सीव्हीडीची एक जटिल रचना आहे आणि एपिटॅक्सियल वेफर उत्पादनाचे गुणवत्ता दोष नियंत्रण उत्कृष्ट आहे, ज्यास अत्यंत समृद्ध उपकरणे देखभाल आणि वापराचा अनुभव आवश्यक आहे.

उद्योगाच्या सतत विकासासह, या तीन प्रकारच्या उपकरणे रचनांच्या दृष्टीने पुनरावृत्तीपणे अनुकूलित आणि श्रेणीसुधारित केल्या जातील आणि उपकरणे कॉन्फिगरेशन अधिकाधिक परिपूर्ण होईल, जे वेगवेगळ्या जाडी आणि दोष आवश्यक असलेल्या एपिटॅक्सियल वेफर्सच्या वैशिष्ट्यांशी जुळण्यासाठी महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतील.