સિલિકોન કાર્બાઇડ એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ ઇક્વિપમેન્ટ પર ઑપ્ટિમાઇઝ અને અનુવાદિત સામગ્રી

સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) સબસ્ટ્રેટમાં અસંખ્ય ખામીઓ છે જે સીધી પ્રક્રિયાને અટકાવે છે. ચિપ વેફર્સ બનાવવા માટે, ચોક્કસ સિંગલ-ક્રિસ્ટલ ફિલ્મને એપિટેક્સિયલ પ્રક્રિયા દ્વારા SiC સબસ્ટ્રેટ પર ઉગાડવી આવશ્યક છે. આ ફિલ્મ એપિટેક્સિયલ સ્તર તરીકે ઓળખાય છે. લગભગ તમામ SiC ઉપકરણો એપિટેક્સિયલ સામગ્રીઓ પર સાકાર થાય છે, અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા હોમોપીટેક્સિયલ SiC સામગ્રી SiC ઉપકરણના વિકાસ માટે પાયો બનાવે છે. એપિટેક્સિયલ સામગ્રીનું પ્રદર્શન સીધા જ SiC ઉપકરણોની કામગીરીને નિર્ધારિત કરે છે.

ઉચ્ચ-વર્તમાન અને ઉચ્ચ-વિશ્વસનીયતા SiC ઉપકરણો સપાટીના આકારવિજ્ઞાન, ખામી ઘનતા, ડોપિંગ એકરૂપતા અને જાડાઈની એકરૂપતા પર કડક જરૂરિયાતો લાદે છે.એપિટેક્સિયલસામગ્રી SiC ઉદ્યોગના વિકાસ માટે મોટા-કદની, ઓછી ખામીની ઘનતા અને ઉચ્ચ-એકરૂપતા SiC એપિટાક્સી હાંસલ કરવી મહત્વપૂર્ણ બની ગઈ છે.

ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી SiC એપિટાક્સીનું ઉત્પાદન અદ્યતન પ્રક્રિયાઓ અને સાધનો પર આધાર રાખે છે. હાલમાં, SiC એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ છેકેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન (CVD).CVD એપિટાક્સિયલ ફિલ્મની જાડાઈ અને ડોપિંગ સાંદ્રતા, ઓછી ખામી ઘનતા, મધ્યમ વૃદ્ધિ દર અને સ્વયંસંચાલિત પ્રક્રિયા નિયંત્રણ પર ચોક્કસ નિયંત્રણ પ્રદાન કરે છે, જે તેને સફળ વ્યાપારી એપ્લિકેશનો માટે વિશ્વસનીય તકનીક બનાવે છે.

SiC CVD એપિટેક્સીસામાન્ય રીતે હોટ-વોલ અથવા વોર્મ-વોલ CVD સાધનોનો ઉપયોગ કરે છે. ઉચ્ચ વૃદ્ધિ તાપમાન (1500–1700°C) 4H-SiC સ્ફટિકીય સ્વરૂપનું ચાલુ રાખવાની ખાતરી કરે છે. ગેસ પ્રવાહની દિશા અને સબસ્ટ્રેટ સપાટી વચ્ચેના સંબંધના આધારે, આ CVD સિસ્ટમોના પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરને આડી અને ઊભી રચનાઓમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

SiC એપિટેક્સિયલ ફર્નેસની ગુણવત્તા મુખ્યત્વે ત્રણ પાસાઓ પર નક્કી કરવામાં આવે છે: એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ પ્રદર્શન (જાડાઈ એકરૂપતા, ડોપિંગ એકરૂપતા, ખામી દર અને વૃદ્ધિ દર સહિત), સાધનોનું તાપમાન પ્રદર્શન (હીટિંગ/ઠંડક દર, મહત્તમ તાપમાન અને તાપમાન એકરૂપતા સહિત) ), અને ખર્ચ-અસરકારકતા (એકમની કિંમત અને ઉત્પાદન ક્ષમતા સહિત).

ત્રણ પ્રકારના SiC એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ ફર્નેસ વચ્ચેનો તફાવત

1. હોટ-વોલ હોરીઝોન્ટલ સીવીડી સિસ્ટમ્સ:

-લક્ષણો:સામાન્ય રીતે ગેસ ફ્લોટેશન રોટેશન દ્વારા સંચાલિત સિંગલ-વેફર મોટા કદની વૃદ્ધિ પ્રણાલીઓ દર્શાવે છે, જે ઉત્તમ ઇન્ટ્રા-વેફર મેટ્રિક્સ હાંસલ કરે છે.

- પ્રતિનિધિ મોડેલ:LPEનું Pe1O6, 900°C પર સ્વચાલિત વેફર લોડિંગ/અનલોડિંગ માટે સક્ષમ. ઉચ્ચ વૃદ્ધિ દર, ટૂંકા એપિટેક્સિયલ ચક્ર અને સતત ઇન્ટ્રા-વેફર અને ઇન્ટર-રન પ્રદર્શન માટે જાણીતા છે.

-પ્રદર્શન:≤30μm જાડાઈ સાથે 4-6 ઇંચ 4H-SiC એપિટેક્સિયલ વેફર્સ માટે, તે ઇન્ટ્રા-વેફર જાડાઈ બિન-એકરૂપતા ≤2%, ડોપિંગ સાંદ્રતા બિન-એકરૂપતા ≤5%, સપાટીની ખામી ઘનતા ≤1 cm-², અને ખામી-મુક્ત પ્રાપ્ત કરે છે. સપાટી વિસ્તાર (2mm×2mm કોષો) ≥90%.

-ઘરેલું ઉત્પાદકો: Jingsheng Mechatronics, CETC 48, North Huachuang અને Nasset Intelligent જેવી કંપનીઓએ સ્કેલ-અપ ઉત્પાદન સાથે સમાન સિંગલ-વેફર SiC એપિટેક્સિયલ સાધનો વિકસાવ્યા છે.

2. વોર્મ-વોલ પ્લેનેટરી સીવીડી સિસ્ટમ્સ:

-લક્ષણો:બેચ દીઠ મલ્ટી-વેફર વૃદ્ધિ માટે ગ્રહોની ગોઠવણી પાયાનો ઉપયોગ કરો, નોંધપાત્ર રીતે આઉટપુટ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરો.

-પ્રતિનિધિ મોડેલો:Aixtron ની AIXG5WWC (8x150mm) અને G10-SiC (9x150mm અથવા 6x200mm) શ્રેણી.

-પ્રદર્શન:≤10μm જાડાઈ સાથે 6-ઇંચ 4H-SiC એપિટેક્સિયલ વેફર્સ માટે, તે ઇન્ટર-વેફર જાડાઈ વિચલન ±2.5%, ઇન્ટ્રા-વેફર જાડાઈ બિન-એકરૂપતા 2%, ઇન્ટર-વેફર ડોપિંગ સાંદ્રતા વિચલન ±5% અને ઇન્ટ્રા-વેફર ડોપિંગ પ્રાપ્ત કરે છે. એકાગ્રતા બિન-એકરૂપતા <2%.

-પડકારો:બેચ ઉત્પાદન ડેટાના અભાવ, તાપમાન અને પ્રવાહ ક્ષેત્ર નિયંત્રણમાં તકનીકી અવરોધો અને મોટા પાયે અમલીકરણ વિના ચાલુ R&Dને કારણે સ્થાનિક બજારોમાં મર્યાદિત અપનાવવું.

3. અર્ધ-હોટ-વોલ વર્ટિકલ સીવીડી સિસ્ટમ્સ:

- લક્ષણો:હાઈ-સ્પીડ સબસ્ટ્રેટ પરિભ્રમણ માટે બાહ્ય યાંત્રિક સહાયનો ઉપયોગ કરો, બાઉન્ડ્રી લેયરની જાડાઈમાં ઘટાડો કરો અને એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ દરમાં સુધારો કરો, ખામી નિયંત્રણમાં સહજ ફાયદાઓ સાથે.

- પ્રતિનિધિ નમૂનાઓ:નુફ્લેરનું સિંગલ-વેફર EPIREVOS6 અને EPIREVOS8.

-પ્રદર્શન:50μm/h થી વધુ વૃદ્ધિ દર, 0.1 cm-² ની નીચે સપાટીની ખામી ઘનતા નિયંત્રણ અને ઇન્ટ્રા-વેફર જાડાઈ અને ડોપિંગ સાંદ્રતા અનુક્રમે 1% અને 2.6% ની બિન-એકરૂપતા પ્રાપ્ત કરે છે.

-ઘરેલું વિકાસ:Xingsandai અને Jingsheng Mechatronics જેવી કંપનીઓએ સમાન સાધનો ડિઝાઇન કર્યા છે પરંતુ મોટા પાયે ઉપયોગ હાંસલ કર્યો નથી.

સારાંશ

SiC એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ ઇક્વિપમેન્ટના ત્રણ માળખાકીય પ્રકારોમાંથી પ્રત્યેકમાં અલગ-અલગ લાક્ષણિકતાઓ છે અને એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓના આધારે ચોક્કસ બજાર વિભાગો ધરાવે છે. હોટ-વોલ હોરીઝોન્ટલ CVD અતિ ઝડપી વૃદ્ધિ દર અને સંતુલિત ગુણવત્તા અને એકરૂપતા પ્રદાન કરે છે પરંતુ સિંગલ-વેફર પ્રોસેસિંગને કારણે ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા ઓછી છે. વોર્મ-વોલ પ્લેનેટરી CVD નોંધપાત્ર રીતે ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે પરંતુ મલ્ટી-વેફર સુસંગતતા નિયંત્રણમાં પડકારોનો સામનો કરે છે. ક્વોસી-હોટ-વોલ વર્ટિકલ CVD જટિલ માળખું સાથે ખામી નિયંત્રણમાં શ્રેષ્ઠ છે અને તેને વ્યાપક જાળવણી અને ઓપરેશનલ અનુભવની જરૂર છે.

જેમ જેમ ઉદ્યોગનો વિકાસ થાય છે તેમ, આ સાધનોના માળખામાં પુનરાવર્તિત ઑપ્ટિમાઇઝેશન અને અપગ્રેડ વધુને વધુ શુદ્ધ રૂપરેખાંકનો તરફ દોરી જશે, જે જાડાઈ અને ખામીની જરૂરિયાતો માટે વિવિધ એપિટેક્સિયલ વેફર વિશિષ્ટતાઓને પહોંચી વળવામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવશે.

વિવિધ SiC એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ ફર્નેસના ફાયદા અને ગેરફાયદા

સતત ઉદ્યોગના વિકાસ સાથે, આ ત્રણ પ્રકારનાં સાધનો પુનરાવર્તિત માળખાકીય ઑપ્ટિમાઇઝેશન અને અપગ્રેડમાંથી પસાર થશે, જે વધુને વધુ શુદ્ધ રૂપરેખાંકનો તરફ દોરી જશે જે જાડાઈ અને ખામીની જરૂરિયાતો માટે વિવિધ એપિટેક્સિયલ વેફર સ્પષ્ટીકરણો સાથે મેળ ખાય છે.