چگونه می توان تنوع بالا از جیب به جیب را در گیرنده های گرافیت اپیتاکسی سیلیکونی چند جیبی حل کرد؟

راه حل بهینه سازیn برای گیرنده های CVD با پوشش SiC با دقت بالا

با پرداختن به موضوع عدم یکنواختی ضخامت لایه ناشی از تنوع بالای پاکت به جیب (1.4٪) در گیرنده های گرافیتی اپیتاکسی سیلیکونی چند جیبی، VeTek Semiconductor صافی گیره را به <0.08 میلی متر بهبود داده است و تغییرات جیب به جیب و کرک جریان را تا 0D کاهش داده است. ماشینکاری با دقت بالا، به طور قابل توجهی بازده ویفر اپیتاکسیال را افزایش می دهد.

گیرنده های سیلیکونی اپیتاکسی گرافیت چند جیبی با پوشش CVD SiC با دقت بالا

I. خلاصه اجرایی

در طول تولید اپیتاکسی سیلیکون چند جیبی، مشتری ما (یک ریخته گری ویفر نیمه هادی) با چالش های طولانی مدت با تنوع بالا در ضخامت لایه همپایی (داده های اصلی: 1.4٪) روبرو شد. این به شدت بر قوام ویفر اپیتاکسیال و عملکرد دستگاه پایین دست تأثیر گذاشت. تیم نیمه هادی VeTek با انجام شبیه سازی عددی سه بعدی و تجزیه و تحلیل دینامیک سیالات داخلی و میدان های حرارتی در داخل کوره اپیتاکسی CVD، همراه با بهینه سازی ساختار ابزار و فن آوری پوشش سیلیکون کاربید رسوب بخار شیمیایی با دقت بالا (CVD SiC)، به طور قابل توجهی باعث بهبود قابل توجهی گیره مسطح و مسطح سطحی epsus-post-post در سطح epsic. از <0.20mm تا <0.08mm. به دنبال این بهبودها، تغییر ضخامت فیلم از جیب به جیب مشتری به شدت کاهش یافت و به 0.69٪ رسید و به یک جهش کیفی در یکنواختی ضخامت فیلم دست یافت.

مقایسه معیارهای کلیدی عملکرد

II. پیشینه مشتری: به دنبال راه حل های تولید همپایه با ثبات بالا

دیدگاه اصلی: در تولید اپیتاکسی سیلیکونی با اندازه بزرگ و چند جیبی، حتی تغییر شکل‌های کوچک گیرنده با تلفات گران قیمت تراشه بزرگ‌تر می‌شوند.

مشتری در این مشارکت یک دستگاه قدرت 8 اینچی/12 اینچی و ریخته گری ویفر اپیتاکسیال سیلیکونی است که عمدتاً ویفرهای اپیتاکسیال سیلیکونی با لایه ضخیم را تولید می کند که در ماسفت های ولتاژ بالا، IGBT ها و لوازم الکترونیکی خودرو استفاده می شود. از آنجایی که مشتریان پایین دستی خواهان ثبات فزاینده‌ای در پارامترهای الکتریکی تراشه هستند، ضخامت لایه همبستگی و یکنواختی مقاومت به معیارهای اصلی برای ارزیابی کیفیت ویفر اپیتاکسیال تبدیل شده‌اند. مشتری از راکتورهای اپیتاکسی سیلیکونی چند جیبی CVD استفاده می کند که قادر به پردازش چندین ویفر سیلیکونی به طور همزمان در یک اجرای واحد هستند. با این حال، به دلیل چرخه حرارتی طولانی مدت در دمای بالا و فرسایش جریان گاز، گیرنده‌های گرافیت اصلی آنها دیگر نمی‌توانند الزامات فرآیند با دقت بالا را در مورد تنوع و صافی جیب به جیب برآورده کنند.

III. چالش ها و نکات دردناک: تنوع زیاد جیب به جیب باعث ضخامت غیر یکنواخت فیلم می شود

دیدگاه اصلی: تحمل بیش از حد مسطح بودن گیرنده گرافیت مستقیماً هدایت حرارتی و توزیع میدان جریان گاز را در داخل کوره CVD مختل می کند و باعث ایجاد تغییرات شدید ضخامت بین پاکت ها می شود.

در طول رشد اپیتاکسیال سیلیکون CVD، گازهای پیش ساز (مانند SiHCl3/SiH4) در دمای بالا بر روی سطح ویفر رسوب می کنند تا یک لایه اپیتاکسیال تک کریستالی را تشکیل دهند. گیرنده گرافیت نه تنها به عنوان یک حامل عمل می کند، بلکه نقش مهمی در هدایت گرما یکنواخت و هدایت میدان جریان دارد. تنگناهای فنی خاصی که مشتری با آن مواجه است عبارتند از:

1. تغییر ضخامت فیلم از جیب به جیب تا 1.4٪ رسیده است که بر یکنواختی کلی ویفر تأثیر می گذارد

به دلیل تغییر شکل‌های ریز روی سطح پس از استفاده طولانی، گیرنده‌های گرافیت چند جیبی اصلی مشتری، تفاوت‌های جزئی در عمق فرورفتگی جیب و راندمان تابش حرارتی بین جیب‌های جداگانه نشان دادند. اندازه گیری های واقعی داده های تنوع جیب به جیب را تا 1.4 درصد نشان داد. این اختلاف مستقیماً منجر به نرخ رشد لایه همپایی متناقض در سرتاسر ویفرهای سیلیکونی قرار داده شده در جیب‌های مختلف در یک دسته می‌شود که منجر به انحراف بیش از حد ضخامت لایه می‌شود.

2. صافی گیره زیر کمتر از 0.20 میلی‌متر باعث تلاطم میدان حرارتی مرزی و میدان جریان می‌شود

صافی سوسپتورهای اصلی را فقط می توان در سطح <0.20 میلی متر حفظ کرد. در محیط های اپیتاکسی با دمای بالا از 1100 درجه سانتیگراد تا 1200 درجه سانتیگراد، یک سطح ناهموار باعث می شود که جریان گاز واکنش دهنده گرداب های موضعی ایجاد کند در حالی که شکاف های غیریکنواختی بین سوسپتور و هیتر القایی ایجاد می کند. این متعاقبا باعث ایجاد میدان های حرارتی غیریکنواخت در سراسر سطح شد و نوسانات ضخامت فیلم را بدتر کرد.

نقاط درد و تجزیه و تحلیل مکانیزم فنی

IV. راه حل سفارشی VeTek: شبیه سازی میدان جریان CVD و بهینه سازی ابزار با دقت فوق العاده بالا

دیدگاه اصلی: بهینه‌سازی جریان و میدان‌های حرارتی از طریق شبیه‌سازی عددی، همراه با ماشین‌کاری CNC دقیق در سطح میکرون و پوشش CVD SiC متراکم با خلوص بالا، اساساً عملکرد گیرنده را تغییر می‌دهد.

تیم مهندسی نیمه هادی VeTek برای حل گلوگاه های تنوع و صافی مشتری از جیب به جیب، ارزیابی های در محل انجام داد، پارامترهای عملیاتی راکتور را استخراج کرد و یک راه حل بهینه سازی کاملا سفارشی و سرتاسر طراحی کرد:

ماشین کاری دقیق، اتاق تمیز و امکانات کنترل کیفیت VeTek Semiconductor

1. شبیه سازی جریان داخلی و میدان حرارتی کوره CVD

با استفاده از ANSYS Fluent، شبیه‌سازی‌های عددی سه‌بعدی برای سرعت جریان گاز، ضخامت لایه مرزی و انتقال حرارت تشعشع حرارتی در داخل راکتور CVD انجام شد. بر اساس تحلیل‌های مدل‌سازی، شعاع‌های انتقال لبه پاکت و ساختارهای شیار هدایت‌کننده گاز روی سطح گیرنده مجدداً طراحی شدند و گازهای واکنش‌دهنده را قادر می‌سازند تا یک رژیم جریان آرام بسیار سازگار در بالای هر پاکت را حفظ کنند و گرداب‌های موضعی را حذف کنند.

2. ماشینکاری و بهینه سازی ابزارسازی بستر گرافیت با دقت بالا

گرافیت ایزوستاتیک ایزوتروپ با چگالی بالا و خلوص بالا به عنوان ماده زیرلایه انتخاب شد، همراه با ابزار ماشینکاری دقیق CNC 5 محوره ارتقا یافته. با اصلاح کنترل تنش گیره و مسیرهای مسیر ابزار در طول پردازش، صافی گیره پس از ماشینکاری از <0.20 میلی‌متر به کمتر از 0.15 میلی‌متر کنترل شد، با سطوح گیره درجه بالای هسته که به مسطح بودن کمتر از 0.08 میلی‌متر دست یافتند.

3. فناوری پوشش اختصاصی CVD SiC متراکم با خلوص بالا

یک پوشش α-SiC بسیار متراکم با ضخامت یکنواخت بر روی سطح بستر گرافیت از طریق رسوب شیمیایی بخار (CVD) رشد داده شد. این پوشش دارای خلوص 99.999٪ (درجه 5N-6N)، هدایت حرارتی بالا و مقاومت در برابر خوردگی گاز کلرید هیدروژن داغ (HCl) است. این کاملاً با ضریب انبساط حرارتی (CTE) زیرلایه گرافیت مطابقت دارد و از صفر شدن ریزترک ها یا لایه برداری در طول چرخه حرارتی سریع اطمینان حاصل می کند.

راه حل فنی و مزایای عملکرد

خواص فیزیکی کلیدی، یکنواختی ضخامت SEM، و تجزیه و تحلیل خلوص فوق العاده بالا پوشش CVD SiC

V. نتایج و داده ها: صحبت با حقایق و معیارهای قابل سنجش

دیدگاه اصلی: داده‌های میدانی اندازه‌گیری شده نشان می‌دهد که بهینه‌سازی مسطح بودن گیرنده مستقیماً به کاهش قابل‌توجهی 50.7 درصدی در تنوع فیلم همپایی از پاکت به جیب تبدیل شده است.

پس از جایگزینی قطعات قدیمی با گیره‌های گرافیت اپیتاکسی سیلیکونی چند جیبی بهینه‌سازی شده VeTek Semiconductor، مشتری یک مطالعه 30 روزه ردیابی تولید با حجم بالا را در خط خود انجام داد. داده های بهبود کیفیت واقعی جمع آوری شده شامل:

1. تغییر ضخامت فیلم از جیب به جیب به 0.69٪ کاهش یافت

داده‌های تولید اندازه‌گیری شده مشتری نشان داد که تنوع جیب به جیب به طور قابل‌توجهی از 1.4 درصد به 0.69 درصد کاهش یافته است و به کاهش کلی 50.7 درصدی دست یافته است. این به شدت شکاف های نرخ رشد را در جیب های مختلف به حداقل رساند.

2. دستیابی به مسطح بودن سطح Susceptor به <0.08mm

از طریق بهینه‌سازی میدان جریان و ابزار با دقت بالا، گیرنده‌های تولید انبوه به‌طور مداوم در کمتر از 0.15 میلی‌متر مسطح بودند، با گیره‌های سطح بالا به طور پایدار <0.08 میلی‌متر، بسیار فراتر از استانداردهای استاندارد صنعت.

3. بهبودهای قابل توجه در یکنواختی ضخامت فیلم و بازده کلی

به لطف میدان‌های حرارتی و جریان بسیار پایدار، معیارهای یکنواختی مقاومت و ضخامت لایه هم‌پایه وارد محدوده‌های کیفیت برتر شد. نرخ بازده ویفر درجه A در کارخانه ریخته گری تقریباً 3.5٪ افزایش یافت و صدها هزار یوان سالانه در هزینه های ویفر حذف شده صرفه جویی کرد.

VI. سوالات متداول (سؤالات متداول)

Q1: چرا مسطح بودن یک گیره گرافیت اپیتاکسی سیلیکونی چند جیب چنین تأثیر عمده ای بر یکنواختی ضخامت فیلم دارد؟

پاسخ:در فرآیندهای CVD با دمای بالا، ویفرهای سیلیکونی عمدتاً از طریق هدایت حرارتی و تابش حرارتی از گیرنده گرم می‌شوند. اگر صافی گیرنده ضعیف باشد (به عنوان مثال، > 0.20 میلی متر)، شکاف های ناهمواری بین گیرنده و گرم کننده زیرین ایجاد می کند و باعث ایجاد تغییرات موضعی دما می شود. به طور همزمان، یک سطح ناهموار جریان آرام گازهای واکنش دهنده را مختل می کند و باعث نوسانات غلظت و سرعت گاز موضعی می شود که مستقیماً به صورت تغییرات ضخامت لایه پاکت به جیب ظاهر می شود.

Q2: عمر عملیاتی گیرنده های گرافیتی با پوشش CVD SiC VeTek چقدر است؟

پاسخ:VeTek از پوشش‌های کاربید سیلیکون CVD با خلوص بالا استفاده می‌کند که با تطبیق دقیق CTE با بستر گرافیت مهندسی شده‌اند. در دمای 1200 درجه سانتیگراد و اتمسفرهای خورنده H2/HCl، مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر شوک حرارتی و بی‌اثری شیمیایی از خود نشان می‌دهد که به طور معمول عمر مفید را 30 تا 50 درصد در مقایسه با گیرنده‌های روکش شده صنعتی استاندارد افزایش می‌دهد.

Q3: آیا VeTek می تواند مهندسی سفارشی را ارائه دهد اگر ما مدل های راکتور اپیتاکسی CVD سفارشی داشته باشیم؟

پاسخ:بله. VeTek دارای قابلیت های کامل شبیه سازی جریان CVD / میدان حرارتی و یک زنجیره پردازش CNC دقیق است. ما می‌توانیم مهندسی معکوس یا بهینه‌سازی ساختاری ۱:۱ را بر اساس ابعاد کوره، پارامترهای جریان هوا، یا نقشه‌های susceptor قدیمی ارائه‌شده توسط مشتری انجام دهیم.

Q4: چگونه صافی گیره دقیق در برابر آسیب حمل و نقل در طول حمل و نقل محافظت می شود؟

پاسخ:تمام محصولات susceptor تحت تمیز کردن اولتراسونیک و بسته بندی خلاء ضد الکتریسیته ساکن در اتاق های تمیز کلاس 1000 قرار می گیرند. فضای داخلی با استفاده از ماژول‌های جذب شوک EVA با چگالی بالا ایمن شده است، و نمای بیرونی در جعبه‌های چوبی بخوردار درجه صادرات بسته‌بندی شده است و از تحویل بدون ضربه اطمینان حاصل می‌کند.

VII. نتیجه گیری

دیدگاه اصلی: اجزای ابزار مکانیکی و ترمودینامیکی نیمه هادی با کیفیت بالا نشان دهنده سرمایه گذاری مستقیم در افزایش رقابت ریخته گری است.

VeTek Semiconductor با اجرای شبیه‌سازی میدان جریان CVD، کنترل ابزار دقیق، و بهینه‌سازی پوشش CVD SiC بر روی گیرنده‌های گرافیت اپیتاکسی سیلیکونی چند جیبی، به مشتری کمک کرد تا تغییر ضخامت فیلم را از 1.4% به 0.69% کاهش دهد.

اگر شما نیز با نقاط درد فنی مانند عدم یکنواختی لایه اپیتاکسیال، تغییر شکل گیرنده گرافیت، تنوع بالای پاکت به جیب، یا لایه برداری پوشش CVD مواجه هستید، برای دریافت ارزیابی میدان جریان رایگان و طرح بهینه سازی سفارشی با تیم متخصص فنی نیمه هادی VeTek تماس بگیرید!