Көп қалталы кремний эпитаксистік графит сусцепторларындағы қалтадан қалтаға жоғары вариацияны қалай шешуге болады?

Оңтайландыру шешіміn Жоғары дәлдіктегі CVD SiC қапталған қабылдағыштары үшін

Көп қалталы кремний эпитаксистік графитті қабылдағыштардағы қалтадан қалтаға жоғары вариациядан (1,4%) туындаған пленка қалыңдығының біркелкі еместігі мәселесін қарастыра отырып, VeTek Semiconductor қабылдағыш тегістігін <0,08 мм дейін жақсартты және қалтадан қалтаға вариацияны 0,69%-ға дейін төмендетеді. эпитаксиалды пластинаның шығымдылығын айтарлықтай арттырады.

Жоғары дәлдіктегі CVD SiC жабыны бар көп қалталы кремнийлі эпитаксистік графит қабылдағыштар

I. Қорытынды

Көп қалталы кремний эпитаксисін өндіру кезінде біздің клиент (жартылай өткізгішті пластинаны құю зауыты) эпитаксиалды қабат қалыңдығының қалтадан қалтаға жоғары өзгеруімен (бастапқы деректер: 1,4%) ұзақ уақыт бойы қиындықтарға тап болды. Бұл эпитаксиалды пластинаның консистенциясына және құрылғының төменгі шығымына қатты әсер етті. Құрал құрылымын оңтайландыру және жоғары дәлдіктегі химиялық буларды тұндыру кремний карбиді (CVD SiC) жабын технологиясымен біріктірілген CVD эпитаксистік пешінің ішіндегі сұйықтықтың ішкі динамикасын және жылу өрістерін 3D сандық модельдеу және талдауды жүргізу арқылы VeTek Semiconductor командасы кремний қабатының мультиконтоксиді қабатының тегістігін айтарлықтай жақсартты. <0,20 мм - <0,08 мм. Осы жақсартулардан кейін клиенттің қалтадан қалтаға пленка қалыңдығының вариациясы 0,69%-ға дейін күрт төмендеп, пленка қалыңдығының біркелкілігінде сапалы секіріске қол жеткізді.

Негізгі өнімділік көрсеткіштерін салыстыру

II. Тұтынушы туралы ақпарат: жоғары консистентті эпитаксиалды өндіріс шешімдерін іздеу

Негізгі перспектива: Үлкен өлшемді, көп қалталы кремний эпитаксиясын өндіруде, тіпті минуттық сезімталдық деформациялары қымбат чип шығымдылығының жоғалуымен ұлғаяды.

Бұл серіктестіктегі клиент жетекші 8 дюйм/12 дюймдік қуат құрылғысы және кремний эпитаксиалды вафли құю зауыты болып табылады, ол негізінен жоғары вольтты MOSFET, IGBT және автомобиль электроникасында қолданылатын қалың қабықшалы кремний эпитаксиалды пластиналарды шығарады. Төменгі тұтынушылар чиптің электрлік параметрлерінде барған сайын қатаң консистенцияны талап ететіндіктен, эпитаксиалды қабаттың қалыңдығы мен кедергінің біркелкілігі эпитаксиалды пластинаның сапасын бағалаудың негізгі көрсеткіштеріне айналды. Клиент бір уақытта бірнеше кремний пластинасын бір уақытта өңдеуге қабілетті көп қалталы CVD кремний эпитаксистік реакторларын пайдаланады. Дегенмен, ұзаққа созылған жоғары температурадағы термиялық циклдің және газ ағынының эрозиясының салдарынан олардың бастапқы графит қабылдағыштары қалтадан қалтаға өзгеру мен тегістікке қатысты жоғары дәлдіктегі технологиялық талаптарды қанағаттандыра алмайды.

III. Қиындықтар мен ауырсыну нүктелері: қалтадан қалтаға жоғары вариация пленка қалыңдығының біркелкі болмауына әкеледі

Негізгі перспектива: Шамадан тыс графит қабылдағыштың тегістігіне төзімділік CVD пешінің ішіндегі жылу өткізгіштігі мен газ ағынының өрісінің таралуын тікелей бұзады, бұл қалталар арасындағы қалыңдықтың айтарлықтай ауытқуын тудырады.

CVD кремнийінің эпитаксиалды өсуі кезінде прекурсорлық газдар (мысалы, SiHCl3/SiH4) пластинаның бетінде бір кристалды эпитаксиалды қабат түзу үшін жоғары температурада тұндырады. Графит қабылдағыш тек тасымалдаушы ретінде ғана емес, сонымен қатар біркелкі жылу өткізгіштікте және ағын өрісін басқаруда маңызды рөл атқарады. Клиент кездесетін ерекше техникалық кедергілерге мыналар кіреді:

1. Пленка қалыңдығының қалтадан қалтаға өзгеруі 1,4%-ға дейін жетіп, вафельдің жалпы біркелкілігіне әсер етті.

Ұзақ пайдаланудан кейін бетіндегі микро-деформацияларға байланысты клиенттің түпнұсқа көп қалталы графит қабылдағыштары жеке қалталар арасындағы қалта ойысының тереңдігі мен жылу сәулелену тиімділігінде шамалы айырмашылықтарды көрсетті. Нақты өлшеулер қалтадан қалтаға өзгеру деректерін 1,4%-ға дейін көрсетті. Бұл сәйкессіздік бір топтамадағы әртүрлі қалталарға орналастырылған кремний пластиналарындағы эпитаксиалды қабаттың өсу жылдамдығының сәйкес келмеуіне тікелей әкелді, бұл пленка қалыңдығының шамадан тыс ауытқуына әкелді.

2. Суцептордың жазықтығы <0,20 мм-ден төмен шекаралық жылу өрісі мен ағын өрісінің турбуленттілігін тудырды.

Бастапқы қабылдағыштардың тегістігін тек <0,20 мм деңгейде ұстауға болады. 1100°C–1200°C жоғары температуралы эпитаксистік орталарда тегіс емес бет реакцияға түсетін газ ағынының локализацияланған құйындылардың пайда болуына әкеледі, бұл ретте қабылдағыш пен индукциялық қыздырғыш арасында біркелкі емес саңылаулар жасайды. Бұл кейіннен бетінде біркелкі емес жылу өрістерін тудырды, пленка қалыңдығының ауытқуын нашарлатты.

Ауырсыну нүктелері және техникалық механизмді талдау

IV. VeTek теңшелген шешімі: CVD ағынының өрісін модельдеу және ультра жоғары дәлдіктегі құралдарды оңтайландыру

Негізгі перспектива: микрон деңгейіндегі дәлдіктегі CNC өңдеумен және жоғары тазалықтағы тығыз CVD SiC жабынымен біріктірілген сандық модельдеу арқылы ағынды және жылу өрістерін оңтайландыру, сенсордың өнімділігін түбегейлі өзгертеді.

Клиенттің қалтадан қалтаға өзгеруін және тегістігінің кедергілерін шешу үшін VeTek Semiconductor инженерлік тобы орнында бағалау жүргізді, реактордың жұмыс параметрлерін шығарды және толығымен теңшелген, соңына дейін оңтайландыру шешімін әзірледі:

VeTek Semiconductor Жетілдірілген дәл өңдеу, таза бөлме және сапаны бақылау қондырғылары

1. CVD пешінің ішкі ағыны мен жылу өрісін модельдеу

ANSYS Fluent көмегімен газ ағынының жылдамдығы, шекаралық қабат қалыңдығы және CVD реакторының ішіндегі жылулық сәулелену жылуы үшін 3D сандық модельдеу орындалды. Модельдеу талдауларының негізінде қалта шетінің өту радиустары мен қабылдағыш бетіндегі газ бағыттаушы ойық құрылымдары қайта жобаланды, бұл реактив газдарға әр қалта үстінде жоғары дәйекті ламинарлы ағын режимін сақтауға және локализацияланған құйындыларды жоюға мүмкіндік берді.

2. Жоғары дәлдіктегі графиттік субстратты өңдеу және құралды оңтайландыру

Субстрат материалы ретінде жоғары тығыздықты, жоғары таза изотропты изостатикалық графит таңдалды, ол жаңартылған 5 осьті CNC дәл өңдеу құралымен біріктірілді. Өңдеу кезінде қысқыш кернеуді бақылауды және құрал траекториясын нақтылау арқылы өңдеуден кейінгі қабылдағыш тегістігі <0,20 мм-ден <0,15 мм-ге дейін қатаң бақыланды, ал негізгі жоғары сапалы қабылдағыш беттері <0,08 мм серпінді тегістікке қол жеткізді.

3. Меншікті жоғары таза тығыз CVD SiC жабу технологиясы

Химиялық бу тұндыру (CVD) арқылы графит субстрат бетінде біркелкі қалыңдығы бар жоғары тығыз α-SiC жабыны өсірілді. Қаптаманың тазалығы 99,999% (5N-6N маркасы), жоғары жылу өткізгіштік және ыстық хлорсутек (HCl) газының коррозиясына төзімділігі бар. Ол графиттік негіздің термиялық кеңею коэффициентіне (CTE) тамаша сәйкес келеді, бұл жылдам термиялық цикл кезінде нөлдік микро-жарықтарды немесе қабаттасуды қамтамасыз етеді.

Техникалық шешім және өнімділік артықшылықтары

Негізгі физикалық қасиеттер, SEM қалыңдығының біркелкілігі және CVD SiC жабынының ультра жоғары тазалық талдауы

V. Нәтижелер мен деректер: фактілер мен сандық көрсеткіштермен сөйлесу

Негізгі перспектива: Өлшенген өріс деректері сезімталдықтың тегістігін оңтайландыру эпитаксиалды пленканың қалтадан қалтаға өзгеруінің айтарлықтай 50,7%-ға төмендеуіне тікелей аударылғанын көрсетеді.

Ескі бөлшектерді VeTek Semiconductor компаниясының оңтайландырылған көп қалталы кремний эпитаксистік графит сенсорларымен ауыстырғаннан кейін, клиент өз желісінде 30 күндік үздіксіз жоғары көлемді өндірісті бақылау зерттеуін жүргізді. Жиналған нақты сапаны жақсарту деректері мыналарды қамтиды:

1. Пленка қалыңдығының қалтадан қалтаға өзгеруі 0,69%-ға дейін төмендетілді

Клиенттің өлшенген өндіріс деректері қалтадан қалтаға вариация 1,4%-дан 0,69%-ға дейін айтарлықтай төмендеп, жалпы 50,7%-ға төмендегенін көрсетті. Бұл әртүрлі қалталардағы өсу қарқынының алшақтықтарын күрт азайтты.

2. Суцептор бетінің тегістігі <0,08 мм

Ағын өрісін оңтайландыру және жоғары дәлдіктегі құралдар арқылы жаппай өндірілген сенсорлар тұрақты түрде <0,15 мм шегінде тегістікке қол жеткізді, ал жоғарғы деңгейлі сенсорлар тұрақты түрде <0,08 мм-ге жетеді, бұл стандартты салалық нормалардан әлдеқайда асып түседі.

3. Пленка қалыңдығының біркелкілігі мен жалпы кірістілігін айтарлықтай жақсарту

Жоғары тұрақты термиялық және ағындық өрістердің арқасында эпитаксиалды қабаттың кедергісі мен қалыңдығының біркелкі көрсеткіштері жоғары сапа диапазонына кірді. Құю зауытының «А» сортты пластинаның шығымдылығы шамамен 3,5%-ға өсті, бұл жыл сайын тасталған вафли шығындарынан жүздеген мың юань үнемдеуге мүмкіндік берді.

VI. Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)

1-сұрақ: Неліктен көп қалталы кремний эпитаксистік графит сенсорының тегістігі пленка қалыңдығының біркелкілігіне соншалықты үлкен әсер етеді?

Жауап:Жоғары температурадағы CVD процестерінде кремний пластиналары, ең алдымен, жылу өткізгіштік және сенсордан жылу сәулелену арқылы қыздырылады. Егер қабылдағыштың тегістігі нашар болса (мысалы, >0,20 мм), ол локализацияланған температура ауытқуларын тудырып, қабылдағыш пен астындағы қыздырғыш арасында біркелкі саңылаулар жасайды. Бір мезгілде біркелкі емес бет әрекеттесуші газдардың ламинарлы ағынын бұзады, бұл локализацияланған газ концентрациясын және жылдамдық ауытқуларын тудырады, бұл қалтадан қалтаға пленка қалыңдығының вариациялары ретінде тікелей көрінеді.

2-сұрақ: VeTek CVD SiC қапталған графит қабылдағыштарының пайдалану мерзімі қандай?

Жауап:VeTek графит субстратына дәл CTE сәйкестігімен жасалған ультра жоғары таза CVD кремний карбиді жабындарын пайдаланады. 1200°C жоғары температурада және H2/HCl коррозиялық атмосферада ол ерекше термиялық соққыға төзімділік пен химиялық инерттілікті көрсетеді, әдетте стандартты салалық қапталған сенсорлармен салыстырғанда қызмет ету мерзімін 30%-дан 50%-ға дейін ұзартады.

3-сұрақ: CVD эпитаксистік реакторының теңшелген үлгілері болса, VeTek арнайы инженерияны қамтамасыз ете ала ма?

Жауап:Иә. VeTek толық CVD ағынын/жылу өрісін модельдеу мүмкіндіктеріне және дәл CNC өңдеу тізбегіне ие. Біз тұтынушы ұсынған пеш өлшемдері, ауа ағынының параметрлері немесе ескі қабылдағыш сызбалары негізінде 1:1 кері инженерия немесе құрылымдық оңтайландыруды орындай аламыз.

4-сұрақ: Тасымалдау кезінде транзиттік зақымданудан дәлдік сенсорының тегістігі қалай қорғалған?

Жауап:Барлық сезімтал өнімдер ультрадыбыстық тазалаудан және 1000-сыныптағы таза бөлмелерде антистатикалық вакуумды қаптамадан өтеді. Интерьер жоғары тығыздықтағы EVA соққы сіңіру модульдері арқылы бекітіледі, ал сыртқы жағы экспорттық фумигацияланған ағаш жәшіктерге оралып, нөлдік әсер етуді қамтамасыз етеді.

VII. Қорытынды

Негізгі перспектива: Жоғары сапалы жартылай өткізгішті механикалық және термодинамикалық құрал құрамдас бөліктері құю өндірісінің бәсекеге қабілеттілігін арттыруға тікелей инвестиция болып табылады.

CVD ағынының өрісін модельдеуді, құралдарды дәл басқаруды және көп қалталы кремний эпитаксистік графит қабылдағыштарында CVD SiC жабынын оңтайландыруды жүзеге асыру арқылы VeTek Semiconductor клиентке пленка қалыңдығының қалтадан қалтаға дейінгі вариациясын 1,4%-дан 0,69%-ға дейін азайтуға сәтті көмектесті, бұл пленканың ұзындық қалыңдығын мінсіз шешуге мүмкіндік берді.

Егер сіз сондай-ақ эпитаксиалды қабаттың біркелкі еместігі, графит қабылдағыштың деформациясы, қалтадан қалтаға жоғары вариация немесе CVD жабынының пиллингі сияқты техникалық ауырсыну нүктелеріне тап болсаңыз, еркін ағын өрісін бағалау және теңшелген оңтайландыру жоспарын алу үшін VeTek Semiconductor техникалық сарапшылар тобына хабарласыңыз!