Как да разрешим големи вариации от джоб до джоб в мулти-джобни силициеви епитаксилни графитни фиксатори?

Решение за оптимизацияn за високопрецизни CVD SiC покрити токоприемници

Обръщайки се към проблема с неравномерността на дебелината на филма, причинена от високата вариация от джоб до джоб (1,4%) в силициеви епитаксиални графитни приемници с много джобове, VeTek Semiconductor подобри плоскостта на приемника до <0,08 mm и намали вариацията от джоб до джоб до 0,69% чрез CVD симулация на полето на потока в пещта и високо прецизна обработка, значително повишаваща добива на епитаксиални пластини.

Мултиджобни силициеви епитаксилни графитни токоприемници с високопрецизно CVD SiC покритие

I. Резюме

По време на производството на силициева епитаксия с много джобове, нашият клиент (леярна за полупроводникови пластини) се сблъска с дългогодишни предизвикателства с голяма вариация от джоб до джоб в дебелината на епитаксиалния слой (първоначални данни: 1,4%). Това сериозно повлия на консистенцията на епитаксиалната пластина и добива на устройството надолу по веригата. Чрез провеждане на 3D числена симулация и анализ на вътрешната динамика на флуида и термичните полета вътре в пещта за CVD епитаксия, съчетани с оптимизация на структурата на инструментите и високопрецизна технология за покритие от силициев карбид (CVD SiC) с химическо отлагане на пари, екипът на VeTek Semiconductor значително подобри гладкостта на повърхността на графитния приемник за силициева епитаксия с множество джобове от <0,20 мм до <0,08 мм. След тези подобрения, вариацията на дебелината на филма от джоб до джоб на клиента спадна драстично до 0,69%, постигайки качествен скок в еднаквостта на дебелината на филма.

Сравнение на ключови показатели за ефективност

II. Предистория на клиента: Търсене на епитаксиални производствени решения с висока консистенция

Основна гледна точка: При производството на силициева епитаксия с големи размери, много джобове, дори минималните деформации на ток се увеличават от скъпите загуби на добив на чипове.

Клиентът в това партньорство е водеща леярна за 8-инчови/12-инчови захранващи устройства и силициеви епитаксиални пластини, основно производство на дебелослойни силициеви епитаксиални пластини, използвани във високоволтови MOSFETs, IGBTs и автомобилна електроника. Тъй като клиентите надолу по веригата изискват все по-строга последователност в електрическите параметри на чипа, дебелината на епитаксиалния слой и еднородността на съпротивлението се превърнаха в основни показатели за оценка на качеството на епитаксиалните пластини. Клиентът използва CVD силициеви епитаксиални реактори с много джобове, способни да обработват множество силициеви пластини едновременно в един цикъл. Въпреки това, поради продължителни високотемпературни топлинни цикли и ерозия на газовия поток, техните оригинални графитни фиксатори вече не могат да отговорят на изискванията за висока точност на процеса по отношение на вариациите от джоб до джоб и плоскостта.

III. Предизвикателства и болни точки: Големите вариации от джоб до джоб причиняват неравномерност на дебелината на филма

Основна гледна точка: Прекомерните толеранси на плоскост на графитния приемник директно нарушават топлинната проводимост и разпределението на полето на газовия поток вътре в CVD пещта, предизвиквайки сериозни вариации в дебелината между джобовете.

По време на CVD епитаксиален растеж на силиций, прекурсорни газове (като SiHCl3/SiH4) се отлагат при високи температури върху повърхността на пластината, за да образуват монокристален епитаксиален слой. Графитният приемник не само действа като носител, но също така играе критична роля за равномерното топлопроводимост и насочване на полето на потока. Специфичните технически затруднения, пред които е изправен клиентът, включват:

1. Разликите в дебелината на филма от джоб до джоб достигат до 1,4%, което оказва влияние върху цялостната еднородност на вафлите

Поради микродеформации на повърхността след продължителна употреба, оригиналните графитни фиксатори с много джобове на клиента показват леки разлики в дълбочината на вдлъбнатината на джоба и ефективността на топлинното излъчване между отделните джобове. Действителните измервания разкриха данни за вариация от джоб до джоб до 1,4%. Това несъответствие директно доведе до непоследователни скорости на растеж на епитаксиалния слой в силициевите пластини, поставени в различни джобове в рамките на една и съща партида, което води до прекомерно отклонение в дебелината на филма.

2. Плоскост на токоприемника под <0,20 mm, причинено от гранично термично поле и турбуленция в полето на потока

Плоскостта на оригиналните фиксатори може да се поддържа само на ниво <0,20 mm. При високотемпературни епитаксиални среди от 1100°C–1200°C, неравната повърхност кара потока на реагиращия газ да образува локализирани вихри, като същевременно създава неравномерни пролуки между приемника и индукционния нагревател. Това впоследствие предизвика нееднородни топлинни полета по цялата повърхност, влошавайки колебанията в дебелината на филма.

Болкови точки и анализ на техническия механизъм

IV. Персонализирано решение на VeTek: CVD симулация на полето на потока и оптимизиране на инструменти с ултра-висока точност

Основна гледна точка: Оптимизирането на потока и топлинните полета чрез числена симулация, съчетано с прецизна CNC обработка на микронно ниво и плътно CVD SiC покритие с висока чистота, фундаментално променя производителността на приемника.

За да разреши вариациите от джоб до джоб и тесните места на клиента, инженерният екип на VeTek Semiconductor проведе оценки на място, извлече експлоатационни параметри на реактора и проектира напълно персонализирано решение за оптимизация от край до край:

VeTek Semiconductor Усъвършенствана прецизна обработка, чисти помещения и съоръжения за контрол на качеството

1. CVD симулация на вътрешен поток и термично поле

Използвайки ANSYS Fluent, бяха извършени 3D числени симулации за скоростта на газовия поток, дебелината на граничния слой и топлинния пренос на топлина вътре в CVD реактора. Въз основа на анализи на моделиране, радиусите на прехода на ръба на джоба и структурите на жлебовете за насочване на газа върху повърхността на фиксатора бяха преработени, което позволява на реактивните газове да поддържат силно постоянен режим на ламинарен поток над всеки джоб и елиминиране на локализирани вихри.

2. Високопрецизна обработка на графитни субстрати и оптимизиране на инструментите

Изотропен изостатичен графит с висока плътност и висока чистота беше избран като субстратен материал, съчетан с модернизирани 5-осни CNC инструменти за прецизна обработка. Чрез усъвършенстване на контрола на напрежението при затягане и траекториите на траекторията на инструмента по време на обработката, плоскостта на фиксатора след машинна обработка беше стриктно контролирана от <0,20 mm до <0,15 mm, като повърхностите на върховете на сърцевината от най-висок клас постигнаха пробивна плоскост от <0,08 mm.

3. Патентована технология за високочисто плътно CVD SiC покритие

Високо плътно α-SiC покритие с еднаква дебелина се отглежда върху повърхността на графитния субстрат чрез химическо отлагане на пари (CVD). Покритието се отличава с чистота до 99,999% (степен 5N-6N), висока топлопроводимост и устойчивост на корозия на горещ хлороводород (HCl). Той съвпада идеално с коефициента на топлинно разширение (CTE) на графитния субстрат, осигурявайки нулеви микропукнатини или разслояване по време на бърз термичен цикъл.

Техническо решение и предимства на производителността

Ключови физични свойства, еднаквост на дебелината на SEM и анализ на свръхвисока чистота на CVD SiC покритие

V. Резултати и данни: Говорене с факти и количествено измерими показатели

Основна гледна точка: Измерените полеви данни демонстрират, че оптимизирането на плоскостта на сенцептора се е превърнало директно в значително намаление с 50,7% на вариациите на епитаксиалния филм от джоб до джоб.

След подмяната на стари части с оптимизираните мулти-джобни силициеви епитакси графитни фиксатори на VeTek Semiconductor, клиентът проведе 30-дневно непрекъснато проучване за проследяване на производството на голям обем на тяхната линия. Събраните данни за реално подобряване на качеството включват:

1. Дебелината на филма от джоб до джоб е намалена до 0,69%

Измерените от клиента производствени данни показват, че вариацията от джоб до джоб е намаляла значително от 1,4% до 0,69%, постигайки общо намаление от 50,7%. Това драстично минимизира разликите в темповете на растеж в различните джобове.

2. Пробив на плоскост на повърхността на ток до <0,08 mm

Чрез оптимизиране на полето на потока и високопрецизна инструментална екипировка, масово произвежданите фиксатори постоянно постигат плоскост в рамките на <0,15 mm, като фиксаторите от най-висок клас стабилно достигат <0,08 mm, далеч надхвърляйки стандартните индустриални норми.

3. Значителни подобрения в равномерността на дебелината на филма и общия добив

Благодарение на силно стабилните топлинни и потокови полета, показателите за съпротивление и еднородност на дебелината на епитаксиалния слой навлязоха в диапазони на първокласно качество. Степента на добив на пластини клас А на леярната се увеличи с приблизително 3,5%, спестявайки стотици хиляди RMB годишно в разходи за бракувани пластини.

VI. Често задавани въпроси (FAQ)

Въпрос 1: Защо плоскостта на силициев епитаксиален графитен фиксатор с множество джобове оказва толкова голямо влияние върху равномерността на дебелината на филма?

отговор:При високотемпературни CVD процеси, силициевите пластини се нагряват предимно чрез топлинна проводимост и топлинно излъчване от приемника. Ако равнината на токосцептора е лоша (напр. >0,20 mm), това създава неравномерни междини между токосцептора и долния нагревател, предизвиквайки локализирани температурни вариации. Едновременно с това неравна повърхност нарушава ламинарния поток на реактивните газове, причинявайки локализирана концентрация на газ и флуктуации на скоростта, които директно се проявяват като вариации на дебелината на филма от джоб до джоб.

Въпрос 2: Какъв е експлоатационният живот на CVD SiC покритите графитни фиксатори на VeTek?

отговор:VeTek използва CVD покрития от силициев карбид с ултра-висока чистота, проектирани с прецизно съвпадение на CTE с графитния субстрат. При висока температура от 1200°C и H2/HCl корозивни атмосфери, той показва изключителна устойчивост на термичен шок и химическа инертност, като обикновено удължава експлоатационния живот с 30% до 50% в сравнение със стандартните промишлено покрити фиксатори.

Въпрос 3: Може ли VeTek да предостави персонализиран инженеринг, ако имаме персонализирани модели CVD епитаксиални реактори?

отговор:да VeTek притежава пълни възможности за симулация на CVD поток/термично поле и прецизна CNC обработваща верига. Можем да извършим обратно инженерство 1:1 или структурна оптимизация въз основа на предоставени от клиента размери на пещта, параметри на въздушния поток или наследени чертежи на ток.

Q4: Как е защитена плоскостта на прецизния фиксатор срещу повреда при транспортиране?

отговор:Всички сензитивни продукти се подлагат на ултразвуково почистване и антистатично вакуумно опаковане в чисти помещения клас 1000. Интериорът е обезопасен с помощта на персонализирани EVA модули за поглъщане на удари с висока плътност, а екстериорът е опакован в фумигирани дървени каси за износ, осигуряващи доставка без въздействие.

VII. Заключение

Основна перспектива: Висококачествените полупроводникови механични и термодинамични инструментални компоненти представляват пряка инвестиция в повишаване на конкурентоспособността на леярството.

Чрез прилагане на CVD симулация на полето на потока, прецизен контрол на инструменталната екипировка и CVD SiC оптимизация на покритието върху силициеви епитаксиални графитни приемници с множество джобове, VeTek Semiconductor успешно помогна на клиента да намали вариацията на дебелината на филма от джоб до джоб от 1,4% до 0,69%, перфектно решавайки дългогодишното предизвикателство на неравномерността на дебелината на филма.

Ако също се натъквате на технически болни точки като неравномерност на епитаксиалния слой, деформация на графитния сенцептор, голяма вариация от джоб до джоб или отлепване на CVD покритие, не се колебайте да се свържете с техническия експертен екип на VeTek Semiconductor, за да получите безплатна оценка на полето на потока и персонализиран план за оптимизация!