SiC epitaxial گروتھ فرنس کے مختلف تکنیکی راستے

سلیکن کاربائیڈ سبسٹریٹس میں بہت سے نقائص ہیں اور ان پر براہ راست کارروائی نہیں کی جا سکتی ہے۔ چپ ویفرز بنانے کے لیے ایک مخصوص سنگل کرسٹل پتلی فلم کو ایپیٹیکسیل عمل کے ذریعے ان پر اگانے کی ضرورت ہے۔ یہ پتلی فلم epitaxial تہہ ہے۔ تقریباً تمام سلیکون کاربائیڈ ڈیوائسز ایپیٹیکسیل مواد پر لگائی جاتی ہیں۔ اعلی معیار کے سلکان کاربائیڈ یکساں ایپیٹیکسیل مواد سلکان کاربائیڈ آلات کی ترقی کی بنیاد ہیں۔ epitaxial مواد کی کارکردگی براہ راست سلکان کاربائیڈ آلات کی کارکردگی کا تعین کرتی ہے۔

اعلی موجودہ اور اعلی قابل اعتماد سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز نے سطح کی شکل، خرابی کی کثافت، ڈوپنگ اور epitaxial مواد کی موٹائی کی یکسانیت پر مزید سخت تقاضے پیش کیے ہیں۔ بڑے سائز، کم عیب کثافت اور اعلی یکسانیتسلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیسلیکن کاربائیڈ انڈسٹری کی ترقی کی کلید بن گئی ہے۔

اعلی معیار کی تیاریسلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیاعلی درجے کے عمل اور آلات کی ضرورت ہے. سب سے زیادہ استعمال ہونے والا سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل گروتھ طریقہ کیمیائی بخارات جمع (CVD) ہے، جس میں ایپیٹیکسیل فلم کی موٹائی اور ڈوپنگ ارتکاز، کم نقائص، اعتدال پسند شرح نمو، اور خودکار عمل کو کنٹرول کرنے کے فوائد ہیں۔ یہ ایک قابل اعتماد ٹکنالوجی ہے جسے کامیابی کے ساتھ تجارتی بنایا گیا ہے۔

سلکان کاربائیڈ CVD ایپیٹیکسی عام طور پر گرم دیوار یا گرم دیوار CVD آلات کا استعمال کرتی ہے، جو اعلی درجہ حرارت کے حالات (1500-1700℃) کے تحت اپیٹیکسیل پرت 4H کرسٹل SiC کے تسلسل کو یقینی بناتی ہے۔ برسوں کی ترقی کے بعد، گرم دیوار یا گرم دیوار سی وی ڈی کو انلیٹ گیس کے بہاؤ کی سمت اور سبسٹریٹ سطح کے درمیان تعلق کے مطابق افقی افقی ساخت کے ری ایکٹرز اور عمودی عمودی ساخت کے ری ایکٹرز میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل فرنس کے معیار میں بنیادی طور پر تین اشارے ہوتے ہیں۔ سب سے پہلے epitaxial ترقی کی کارکردگی ہے، بشمول موٹائی کی یکسانیت، ڈوپنگ یکسانیت، خرابی کی شرح اور شرح نمو؛ دوسرا خود سامان کی درجہ حرارت کی کارکردگی ہے، بشمول حرارتی/کولنگ کی شرح، زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت، درجہ حرارت کی یکسانیت؛ اور آخر کار خود سامان کی لاگت کی کارکردگی، بشمول یونٹ کی قیمت اور پیداواری صلاحیت۔

تین قسم کے سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل گروتھ فرنس کے درمیان فرق

ہاٹ وال ہوریزنٹل سی وی ڈی، وارم وال پلانیٹری سی وی ڈی اور کواسی ہاٹ وال ورٹیکل سی وی ڈی مرکزی دھارے کے ایپیٹیکسیل آلات ٹیکنالوجی کے حل ہیں جو اس مرحلے پر تجارتی طور پر لاگو کیے گئے ہیں۔ تینوں تکنیکی آلات کی بھی اپنی خصوصیات ہیں اور ان کا انتخاب ضروریات کے مطابق کیا جا سکتا ہے۔ ساخت کا خاکہ ذیل کی شکل میں دکھایا گیا ہے:

گرم دیوار کا افقی سی وی ڈی سسٹم عام طور پر ایک واحد ویفر بڑے سائز کا گروتھ سسٹم ہے جو ہوا کے فلوٹیشن اور گردش سے چلتا ہے۔ اچھے ان ویفر اشارے حاصل کرنا آسان ہے۔ نمائندہ ماڈل اٹلی میں LPE کمپنی کا Pe1O6 ہے۔ یہ مشین 900℃ پر ویفرز کی خودکار لوڈنگ اور ان لوڈنگ کا احساس کر سکتی ہے۔ اہم خصوصیات میں اعلی شرح نمو، مختصر اپیٹیکسیل سائیکل، ویفر کے اندر اور بھٹیوں کے درمیان اچھی مستقل مزاجی وغیرہ ہیں۔ چین میں اس کا مارکیٹ میں سب سے زیادہ حصہ ہے۔

LPE کی سرکاری رپورٹس کے مطابق، بڑے صارفین کے استعمال کے ساتھ مل کر، Pe1O6 ایپیٹیکسیل فرنس کے ذریعہ تیار کردہ 100-150mm (4-6 انچ) 4H-SiC ایپیٹیکسیل ویفر مصنوعات 30μm سے کم موٹائی کے ساتھ مستحکم طور پر درج ذیل اشارے حاصل کر سکتی ہیں: انٹرا ویفر ایپیٹیکسیل موٹائی غیر یکسانیت ≤2%، انٹرا ویفر ڈوپنگ ارتکاز غیر یکسانیت ≤5%، سطح کی خرابی کی کثافت ≤1cm-2، سطح کے عیب سے پاک علاقہ (2mm×2mm یونٹ سیل) ≥90%۔

گھریلو کمپنیوں جیسے JSG، CETC 48، NAURA، اور NASO نے اسی طرح کے افعال کے ساتھ یک سنگی سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل آلات تیار کیے ہیں اور بڑے پیمانے پر ترسیل حاصل کی ہیں۔ مثال کے طور پر، فروری 2023 میں، JSG نے 6 انچ کا ڈبل ​​ویفر SiC ایپیٹیکسیل آلات جاری کیا۔ یہ سامان ری ایکشن چیمبر کے گریفائٹ حصوں کی اوپری اور نچلی تہوں کی اوپری اور نچلی تہوں کا استعمال کرتا ہے تاکہ ایک ہی بھٹی میں دو ایپیٹیکسیل ویفرز اگائے جائیں، اور اوپری اور زیریں پروسیس گیسوں کو الگ الگ ریگولیٹ کیا جا سکتا ہے، درجہ حرارت کے فرق کے ساتھ ≤ 5°C، جو مؤثر طریقے سے یک سنگی افقی ایپیٹیکسیل بھٹیوں کی ناکافی پیداواری صلاحیت کے نقصان کو پورا کرتا ہے۔ کلیدی اضافی حصہ ہےSiC کوٹنگ ہاف مون پارٹسہم صارفین کو 6 انچ اور 8 انچ کے ہاف مون پارٹس فراہم کر رہے ہیں۔

گرم دیوار کے سیاروں کا CVD نظام، بنیاد کے سیاروں کی ترتیب کے ساتھ، ایک ہی بھٹی میں متعدد ویفرز کی نشوونما اور اعلی پیداوار کی کارکردگی کی خصوصیت ہے۔ نمائندہ ماڈلز AIXG5WWC (8X150mm) اور G10-SiC (9×150mm یا 6×200mm) سیریز کے ایپیٹیکسیل آلات جرمنی کے Aixtron ہیں۔

Aixtron کی سرکاری رپورٹ کے مطابق، G10 ایپیٹیکسیل فرنس کے ذریعہ تیار کردہ 10μm کی موٹائی کے ساتھ 6 انچ کی 4H-SiC ایپیٹیکسیل ویفر مصنوعات مستحکم طور پر درج ذیل اشارے حاصل کر سکتی ہیں: انٹر ویفر ایپیٹیکسیل موٹائی کا انحراف ±2.5٪، انٹرا ویفر موٹائی 2% کی عدم یکسانیت، انٹر ویفر ڈوپنگ حراستی انحراف ±5%، انٹرا ویفر ڈوپنگ ارتکاز غیر یکسانیت <2%۔

اب تک، اس قسم کا ماڈل گھریلو صارفین شاذ و نادر ہی استعمال کرتے ہیں، اور بیچ پروڈکشن ڈیٹا ناکافی ہے، جو ایک خاص حد تک اس کی انجینئرنگ ایپلی کیشن کو محدود کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، درجہ حرارت کے میدان اور بہاؤ فیلڈ کنٹرول کے لحاظ سے ملٹی ویفر ایپیٹیکسیل فرنس کی اعلی تکنیکی رکاوٹوں کی وجہ سے، اسی طرح کے گھریلو آلات کی ترقی ابھی بھی تحقیق اور ترقی کے مرحلے میں ہے، اور کوئی متبادل ماڈل نہیں ہے۔ ، ہم Aixtron Planetary susceptor فراہم کر سکتے ہیں جیسے 6 انچ اور 8 انچ TaC کوٹنگ یا SiC کوٹنگ کے ساتھ۔

نیم گرم دیوار کا عمودی CVD نظام بنیادی طور پر بیرونی مکینیکل مدد کے ذریعے تیز رفتاری سے گھومتا ہے۔ اس کی خصوصیت یہ ہے کہ چپچپا پرت کی موٹائی کو کم رد عمل کے چیمبر کے دباؤ سے مؤثر طریقے سے کم کیا جاتا ہے، اس طرح اپیٹیکسیل ترقی کی شرح میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، اس کے رد عمل کے چیمبر میں اوپری دیوار نہیں ہے جس پر SiC ذرات جمع کیے جاسکیں، اور گرتی ہوئی اشیاء کو پیدا کرنا آسان نہیں ہے۔ عیب کنٹرول میں اس کا ایک فطری فائدہ ہے۔ نمائندہ ماڈل جاپان کے Nuflare کے سنگل ویفر ایپیٹیکسیل فرنس EPIREVOS6 اور EPIREVOS8 ہیں۔

Nuflare کے مطابق، EPIREVOS6 ڈیوائس کی ترقی کی شرح 50μm/h سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے، اور epitaxial wafer کی سطح کی خرابی کی کثافت کو 0.1cm-² سے نیچے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ یکسانیت کے کنٹرول کے لحاظ سے، نوفلیئر انجینئر یوشیاکی ڈائیگو نے EPIREVOS6 کا استعمال کرتے ہوئے اگائے گئے 10μm موٹی 6 انچ ایپیٹیکسیل ویفر کے انٹرا ویفر یکسانیت کے نتائج کی اطلاع دی، اور انٹرا ویفر موٹائی اور ڈوپنگ ارتکاز کی عدم یکسانیت بالترتیب 1% اور 2.6% تک پہنچ گئی۔ ہم ایس آئی سی کوٹیڈ ہائی پیوریٹی گریفائٹ پارٹس جیسے فراہم کر رہے ہیں۔اوپری گریفائٹ سلنڈر.

موجودہ وقت میں، کور تھرڈ جنریشن اور جے ایس جی جیسے گھریلو سازوسامان کے مینوفیکچررز نے اسی طرح کے افعال کے ساتھ ایپیٹیکسیل آلات کو ڈیزائن اور لانچ کیا ہے، لیکن انہیں بڑے پیمانے پر استعمال نہیں کیا گیا ہے۔

عام طور پر، تین قسم کے آلات کی اپنی خصوصیات ہوتی ہیں اور مختلف درخواست کی ضروریات میں ایک مخصوص مارکیٹ شیئر پر قبضہ کرتے ہیں:

گرم دیوار کے افقی سی وی ڈی ڈھانچے میں انتہائی تیز رفتار ترقی کی شرح، معیار اور یکسانیت، سادہ آلات کا آپریشن اور دیکھ بھال، اور بڑے پیمانے پر پروڈکشن ایپلی کیشنز کو پختہ کیا گیا ہے۔ تاہم، سنگل ویفر کی قسم اور بار بار دیکھ بھال کی وجہ سے، پیداوار کی کارکردگی کم ہے؛ گرم دیوار سی وی ڈی عام طور پر 6 (ٹکڑا) × 100 ملی میٹر (4 انچ) یا 8 (ٹکڑا) × 150 ملی میٹر (6 انچ) ٹرے ڈھانچہ اپناتا ہے، جو پیداواری صلاحیت کے لحاظ سے آلات کی پیداواری کارکردگی کو بہت بہتر بناتا ہے، لیکن متعدد ٹکڑوں کی مستقل مزاجی کو کنٹرول کرنا مشکل ہے، اور پیداواری پیداوار اب بھی سب سے بڑا مسئلہ ہے۔ نیم گرم دیوار کی عمودی سی وی ڈی ایک پیچیدہ ساخت رکھتی ہے، اور ایپیٹیکسیل ویفر پروڈکشن کا کوالٹی ڈیفیکٹ کنٹرول بہترین ہے، جس کے لیے انتہائی بھرپور سامان کی دیکھ بھال اور استعمال کے تجربے کی ضرورت ہوتی ہے۔

صنعت کی مسلسل ترقی کے ساتھ، ان تینوں قسم کے سازوسامان کو ساخت کے لحاظ سے بار بار بہتر اور اپ گریڈ کیا جائے گا، اور سازوسامان کی ترتیب زیادہ سے زیادہ کامل ہوتی جائے گی، جو مختلف موٹائی کے ساتھ ایپیٹیکسیل ویفرز کی خصوصیات کو ملانے میں اہم کردار ادا کرے گی۔ خرابی کی ضروریات.