EPI エピタキシャル炉とは何ですか? - ヴェテック・セミコンダクター

エピタキシャル炉は、半導体材料を製造するために使用される装置です。その動作原理は、高温高圧下で基板上に半導体材料を堆積することです。

シリコンエピタキシャル成長は、特定の結晶方位と、基板と同じ結晶方位で異なる厚さの抵抗率を有するシリコン単結晶基板上に、良好な格子構造の完全性を有する結晶の層を成長させることである。

エピタキシャル成長の特徴：

● 低（高）抵抗基板上に高（低）抵抗エピタキシャル層をエピタキシャル成長

● P(N)型基板上にN(P)型エピタキシャル層をエピタキシャル成長

● マスク技術と組み合わせて、指定された領域にエピタキシャル成長を実行します

● ドーピングの種類と濃度は、エピタキシャル成長中に必要に応じて変更できます。

● さまざまな成分と極薄層を含む、異種多層多成分化合物の成長

● 原子レベルのサイズ厚さ制御を実現

● 単結晶に引き込むことができない材料を成長させる

半導体ディスクリート部​​品と集積回路の製造プロセスには、エピタキシャル成長技術が必要です。半導体にはN型不純物とP型不純物が含まれており、その組み合わせによりさまざまな機能を実現する半導体デバイスや集積回路は、エピタキシャル成長技術を利用することで容易に実現できます。

シリコンのエピタキシャル成長法は、気相エピタキシー、液相エピタキシー、固相エピタキシーに分類できます。現在、化学気相成長法は、結晶の完全性、デバイス構造の多様化、シンプルで制御可能なデバイス、バッチ生産、純度保証、均一性などの要件を満たすために国際的に広く使用されています。

気相エピタキシー

気相エピタキシーは、元の格子継承を維持しながら、単結晶シリコンウェーハ上に単結晶層を再成長させます。主に界面の品質を確保するために、気相エピタキシー温度は低くなります。気相エピタキシーではドーピングは必要ありません。品質の点では、気相エピタキシーは優れていますが、時間がかかります。

化学気相エピタキシーに使用される装置は、通常、エピタキシャル成長炉と呼ばれます。通常、気相制御システム、電子制御システム、反応器本体、排気システムの 4 つの部分で構成されます。

シリコンエピタキシャル成長装置には反応室の構造により横型と縦型の2種類があります。横型はほとんど使用されず、縦型は平板型と樽型に分かれます。縦型エピタキシャル炉では、エピタキシャル成長中にベースが連続回転するため、均一性が良く、生産量が多くなります。

反応器本体は、高純度石英ベル内に吊り下げられた特別な処理が施された多角形の円錐バレル型の高純度グラファイトベースです。シリコンウェーハをベース上に置き、赤外線ランプを使用して急速かつ均一に加熱します。中心軸が回転するため、厳重に密閉された耐熱・防爆構造となっています。

装置の動作原理は次のとおりです。

● 反応ガスはベルジャー上部のガス入口から反応室に入り、円形に配置された6つの石英ノズルから噴出し、石英バッフルで遮られ、ベースとベルジャーの間を下方に移動し、反応します。高温でシリコンウェーハ表面に堆積・成長し、反応排ガスが底部から排出されます。

● 温度分布 2061 加熱原理：誘導コイルに高周波と大電流を流し、渦磁場を形成します。ベースは導体であり、渦磁場の中にあると誘導電流が発生し、その電流によってベースが加熱されます。

気相エピタキシャル成長は、単結晶上の単結晶相に対応する結晶の薄層の成長を達成するための特定のプロセス環境を提供し、単結晶沈み込みの機能化のための基本的な準備を行います。特殊なプロセスにより、成長した薄層の結晶構造は単結晶基板の連続であり、基板の結晶方位と対応関係を維持します。

半導体科学技術の発展において、気相エピタキシーは重要な役割を果たしてきました。この技術は、Si半導体デバイスや集積回路の工業生産に広く使用されています。

気相エピタキシャル成長法

エピタキシャル装置で使用されるガス:

● 一般的に使用されるシリコン源は、SiH4、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCL4 です。このうちSiH2Cl2は室温で気体であり、反応温度も低く扱いやすい。近年徐々に拡大しているケイ素源です。 SiH4 も気体です。シランエピタキシーの特徴は、反応温度が低く、腐食性ガスがなく、不純物分布が急峻なエピタキシャル層が得られることです。

● SiHCl3 と SiCl4 は室温で液体です。エピタキシャル成長温度は高いですが、成長速度が速く、精製が容易で、安全に使用できるため、より一般的なシリコンソースです。初期にはSiCl4が主に使用されていましたが、最近ではSiHCl3やSiH2Cl2の使用が徐々に増加しています。

● SiCl4などのシリコン源の水素還元反応とSiH4の熱分解反応の△Hは正、つまり温度を上げるとシリコンの析出が促進されるため、反応器を加熱する必要があります。加熱方法には主に高周波誘導加熱と赤外線加熱があります。通常、シリコン基板を設置するための高純度グラファイト製の台座を石英またはステンレス鋼の反応チャンバー内に設置します。シリコンエピタキシャル層の品質を確保するために、グラファイト台座の表面にSiCをコーティングしたり、多結晶シリコン膜を堆積したりする。

関連メーカー：

● 国際: 米国の CVD Equipment Company、米国の GT Company、フランスの Soitec Company、フランスの AS Company、米国の Proto Flex Company、米国の Kurt J. Lesker Company、米国の Applied Materials Company米国。

● 中国: 第 48 回中国電子技術グループ研究院、青島彩瑞達、合肥柯京材料技術有限公司、VeTek 半導体技術株式会社、北京金生マイクロナノ、済南立関電子技術有限公司

液相エピタキシー

主な用途:

液相エピタキシャル成長装置は、主に化合物半導体デバイスの製造工程におけるエピタキシャル膜の液相エピタキシャル成長に使用され、光電子デバイスの開発・生産における重要なプロセス装置です。

技術的特徴:

● 高度な自動化。積み込みと積み下ろしを除くすべてのプロセスは、産業用コンピューター制御によって自動的に完了します。

● プロセス操作はマニピュレーターによって完了できます。

● マニピュレータ動作の位置決め精度は0.1mm未満です。

● 炉の温度は安定しており、再現性があります。恒温域の精度は±0.5℃以上です。冷却速度は0.1～6℃/minの範囲で調整可能です。一定温度ゾーンは、冷却プロセス中の良好な平坦性と良好な傾斜直線性を備えています。

● 完璧な冷却機能。

● 包括的で信頼性の高い保護機能。

● 機器の信頼性が高く、プロセスの再現性が良好です。

Vetek Semiconductor は、中国のエピタキシャル装置の専門メーカーおよびサプライヤーです。当社の主なエピタキシャル製品には、CVD SiC コーティングバレルサセプタ, SiC コーティングされたバレルサセプター, EPI用SiCコーティンググラファイトバレルサセプタ、 CVD SiC コーティング ウェーハ エピ サセプタ, グラファイト回転レシーバーVeTek Semiconductor は、半導体エピタキシャル処理のための高度な技術と製品ソリューションの提供に長年取り組んできており、カスタマイズされた製品サービスをサポートしています。私たちは、お客様の中国における長期的なパートナーとなることを心から楽しみにしています。

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