Како решити велике варијације од џепа до џепа у силиконским епитаксијским графитним сусцепторима са више џепова?

Оптимизатион Солутионн за високопрецизне ЦВД СиЦ обложене суцепторе

Решавајући проблем неуједначености дебљине филма узроковане великим варијацијама од џепа до џепа (1,4%) у силицијумским епитаксијским графитним сусцепторима са више џепова, ВеТек Семицондуцтор је побољшао равност пријемника на <0,08 мм и смањио варијацију од џепа до џепа на 9% варијације протока од џепа до џепа и варијације протока од 9% до 0В. високо прецизна обрада, значајно повећавајући принос епитаксијалне плочице.

Силиконски епитакси графитни сусцептори са више џепова са високо прецизним ЦВД СиЦ премазом

И. Извршни сажетак

Током производње силицијумске епитаксије са више џепова, наш клијент (ливница полупроводничких плочица) суочио се са дугогодишњим изазовима са великим варијацијама од џепа до џепа у дебљини епитаксијалног слоја (оригинални подаци: 1,4%). Ово је озбиљно утицало на конзистенцију епитаксијалне плочице и принос уређаја низводно. Спровођењем 3Д нумеричке симулације и анализе унутрашње динамике флуида и термичких поља унутар ЦВД епитаксијске пећи, у комбинацији са оптимизацијом структуре алата и високопрецизном технологијом премаза од силицијум карбида (ЦВД СиЦ) за хемијско таложење, тим ВеТек Семицондуцтор је значајно побољшао равност површине силикон епитаксијалног симулираног мулти-поцкетног графа. <0,20 мм до <0,08 мм. Након ових побољшања, варијација дебљине филма од џепа до џепа драстично је пала на 0,69%, чиме је постигнут квалитативни скок уједначености дебљине филма.

Поређење кључних метрика учинка

ИИ. Позадина клијента: Тражите решења за епитаксијалну производњу високе конзистенције

Основна перспектива: У производњи силицијумске епитаксије великих димензија са више џепова, чак и мале деформације пријемника су увећане скупим губицима приноса чипова.

Клијент у овом партнерству је водећи уређај за напајање од 8 инча/12 инча и ливница силицијумских епитаксијалних плочица, првенствено за производњу дебелослојних силиконских епитаксијалних плочица које се користе у високонапонским МОСФЕТ-овима, ИГБТ-овима и аутомобилској електроници. Како купци у даљем току захтевају све строжију конзистентност електричних параметара чипа, дебљина епитаксијалног слоја и униформност отпорности су постале кључне метрике за процену квалитета епитаксијалне плочице. Клијент користи ЦВД силицијумске епитаксијске реакторе са више џепова који су способни да обрађују више силицијумских плочица истовремено у једном циклусу. Међутим, због продуженог термичког циклуса при високим температурама и ерозије протока гаса, њихови оригинални графитни пријемници више нису могли да испуне захтеве процеса високе прецизности у погледу варијације и равности џепа до џепа.

ИИИ. Изазови и тачке бола: Велике варијације од џепа до џепа узрокују неуједначеност дебљине филма

Основна перспектива: Прекомерне толеранције равности графитног пријемника директно ремете топлотну проводљивост и дистрибуцију поља протока гаса унутар ЦВД пећи, изазивајући озбиљне варијације дебљине између џепова.

Током епитаксијалног раста ЦВД силицијума, гасови прекурсора (као што је СиХЦл3/СиХ4) се таложе на високим температурама на површини плочице да би формирали једнокристални епитаксијални слој. Графитни пријемник не само да делује као носач, већ такође игра кључну улогу у униформној проводљивости топлоте и вођењу поља протока. Специфична техничка уска грла са којима се суочава клијент укључују:

1. Варијација дебљине филма од џепа до џепа достигла је до 1,4%, утичући на општу униформност плочице

Због микродеформација на површини након дуже употребе, клијентови оригинални графитни пријемници са више џепова показали су мале разлике у дубини удубљења џепа и ефикасности топлотног зрачења између појединачних џепова. Стварна мерења су открила податке о варијацији од џепа до џепа чак до 1,4%. Ово неслагање је директно довело до недоследних стопа раста епитаксијалног слоја на силицијумским плочицама смештеним у различитим џеповима унутар исте серије, што је резултирало прекомерним одступањем дебљине филма.

2. Равност сусцептора испод <0,20 мм изазвала је гранично топлотно поље и турбуленцију поља протока

Равност оригиналних хватаљки могла је да се одржава само на нивоу <0,20 мм. У високотемпературном епитаксијском окружењу од 1100°Ц–1200°Ц, неравна површина узрокује да ток реакционог гаса формира локализоване вртлоге док ствара неуједначене празнине између пријемника и индукционог грејача. Ово је касније изазвало неуједначена топлотна поља преко површине, погоршавајући флуктуације дебљине филма.

Болне тачке и анализа техничких механизама

ИВ. ВеТек прилагођено решење: симулација ЦВД поља протока и оптимизација алата ултра високе прецизности

Основна перспектива: Оптимизација протока и термичких поља путем нумеричке симулације, у комбинацији са прецизном ЦНЦ обрадом на нивоу микрона и густим ЦВД СиЦ премазом високе чистоће, фундаментално преобликује перформансе сусцептора.

Да би решио клијентове варијације од џепа до џепа и уска грла за равност, ВеТек Семицондуцтор инжењерски тим је спровео процене на лицу места, издвојио оперативне параметре реактора и дизајнирао потпуно прилагођено решење за оптимизацију од краја до краја:

ВеТек Семицондуцтор напредна прецизна обрада, чиста соба и објекти за контролу квалитета

1. Симулација унутрашњег тока и термичког поља ЦВД пећи

Користећи АНСИС Флуент, изведене су 3Д нумеричке симулације за брзину протока гаса, дебљину граничног слоја и пренос топлоте топлотног зрачења унутар ЦВД реактора. На основу анализа моделовања, радијуси прелаза ивице џепа и структуре жлебова за вођење гаса на површини суцептора су редизајнирани, омогућавајући реактантним гасовима да одрже високо конзистентан режим ламинарног тока изнад сваког џепа и елиминишући локализоване вртлоге.

2. Високо прецизна обрада графитне подлоге и оптимизација алата

Изотропни изостатски графит високе густине и високе чистоће изабран је као материјал супстрата, заједно са надограђеним 5-осним ЦНЦ алатом за прецизну машинску обраду. Рафинирањем контроле напрезања при стезању и путање путање алата током обраде, равност носача након обраде је строго контролисана са <0,20 мм на <0,15 мм, са врхунским површинама хватача језгра које су постигле продорну равност од <0,08 мм.

3. Власничка технологија превлаке високе чистоће густог ЦВД СиЦ

Високо густ α-СиЦ премаз са уједначеном дебљином узгајан је на површини графитне подлоге путем хемијског таложења паром (ЦВД). Премаз има чистоћу до 99,999% (класа 5Н-6Н), високу топлотну проводљивост и отпорност на корозију топлог хлороводоника (ХЦл). Савршено одговара коефицијенту термичке експанзије (ЦТЕ) графитне подлоге, обезбеђујући нулту микро-пукотине или деламинацију током брзог термичког циклуса.

Техничко решење и предности перформанси

Кључна физичка својства, СЕМ уједначеност дебљине и анализа ултра-високе чистоће ЦВД СиЦ превлаке

В. Резултати и подаци: Говорећи са чињеницама и мерљивим показатељима

Основна перспектива: Подаци измереног поља показују да је оптимизација равности сусцептора директно преведена у значајно смањење од 50,7% у варијацији епитаксијалног филма од џепа до џепа.

Након замене старих делова ВеТек Семицондуцтор-овим оптимизованим силицијумским епитаксијским графитним сусцепторима са више џепова, клијент је спровео 30-дневну континуирану студију праћења производње великог обима на њиховој линији. Прикупљени подаци о стварном побољшању квалитета укључују:

1. Варијација дебљине филма од џепа до џепа смањена на 0,69%

Измерени подаци о производњи клијената показали су да је варијација од џепа до џепа значајно опала са 1,4% на 0,69%, постижући укупно смањење од 50,7%. Ово је драстично смањило јаз у стопи раста у различитим џеповима.

2. Пробој равности површине сусцептора до <0,08 мм

Кроз оптимизацију поља протока и високо прецизне алате, серијски произведени снопови су доследно постизали равност унутар <0,15 мм, са топ-тиер суцепторима који су стабилно достигли <0,08 мм, што далеко превазилази стандардне индустријске норме.

3. Значајна побољшања уједначености дебљине филма и укупног приноса

Захваљујући високо стабилним термичким и течним пољима, метрика отпорности и униформности дебљине епитаксијалног слоја ушла је у опсеге врхунског квалитета. Стопа приноса вафла разреда А у ливници повећала се за приближно 3,5%, чиме се уштеде стотине хиљада РМБ годишње у трошковима отпадних плочица.

ВИ. Често постављана питања (ФАК)

П1: Зашто равност силицијумског епитаксног графитног пријемника са више џепова има тако велики утицај на униформност дебљине филма?

Одговор:У високотемпературним ЦВД процесима, силицијумске плочице се загревају првенствено кроз топлотну проводљивост и топлотно зрачење из пријемника. Ако је равна цевовода лоша (нпр. >0,20 мм), ствара се неуједначен размак између пријемника и грејача испод, изазивајући локализоване температурне варијације. Истовремено, неравна површина ремети ламинарни ток реактантних гасова, изазивајући локализовану концентрацију гаса и флуктуације брзине, које се директно манифестују као варијације дебљине филма од џепа до џепа.

П2: Колики је радни век ВеТек-ових ЦВД СиЦ обложених графитних пријемника?

Одговор:ВеТек користи ЦВД превлаке од силицијум карбида ултра високе чистоће пројектоване са прецизним ЦТЕ подударањем са графитном подлогом. Под високим температурама од 1200°Ц и корозивним атмосферама Х2/ХЦл, испољава изузетну отпорност на термички удар и хемијску инертност, типично продужавајући радни век за 30% до 50% у поређењу са стандардним индустријским обложеним пријемницима.

П3: Може ли ВеТек да обезбеди прилагођени инжењеринг ако имамо прилагођене моделе ЦВД епитаксијских реактора?

Одговор:Да. ВеТек поседује комплетне могућности симулације ЦВД протока/термалног поља и прецизан ЦНЦ ланац обраде. Можемо да изведемо 1:1 обрнути инжењеринг или структурну оптимизацију на основу димензија пећи које је обезбедио клијент, параметара протока ваздуха или старих цртежа пријемника.

П4: Како је прецизна равност носача заштићена од оштећења током транспорта током транспорта?

Одговор:Сви производи подвргнути ултразвучном чишћењу и антистатичком вакуумском паковању унутар чистих соба класе 1000. Унутрашњост је обезбеђена коришћењем прилагођених ЕВА модула за апсорпцију удара високе густине, а спољашњост је упакована у извозне фумигиране дрвене сандуке, обезбеђујући испоруку без утицаја.

ВИИ. Закључак

Основна перспектива: Висококвалитетне полупроводничке механичке и термодинамичке компоненте алата представљају директно улагање у повећање конкурентности ливнице.

Имплементацијом симулације ЦВД поља протока, прецизне контроле алата и оптимизације ЦВД СиЦ премаза на силицијумским епитаксијским графитним сусцепторима са више џепова, ВеТек Семицондуцтор је успешно помогао клијенту да смањи варијацију дебљине филма од џепа до џепа са 1,4% на 0,69%, што је савршено решење за дуготрајну дебљину филма.

Ако се такође сусрећете са техничким болним тачкама као што су неуједначеност епитаксијалног слоја, деформација графитног пријемника, велике варијације од џепа до џепа или љуштење ЦВД премаза, слободно контактирајте ВеТек Семицондуцтор технички стручни тим да бисте добили процену поља слободног протока и прилагођени план оптимизације!