2 Eksperimentele resultate en bespreking
2.1Epitaksiale laagdikte en eenvormigheid
Epitaksiale laagdikte, doteringskonsentrasie en eenvormigheid is van die kernaanwysers vir die beoordeling van die kwaliteit van epitaksiale wafers. Akkuraat beheerbare dikte, doteringskonsentrasie en eenvormigheid binne die wafer is die sleutel om die werkverrigting en konsekwentheid van te verseker.SiC-kragtoestelle, en epitaksiale laagdikte en dopingkonsentrasie-eenvormigheid is ook belangrike basisse vir die meting van die prosesvermoë van epitaksiale toerusting.
Figuur 3 toon die dikte-eenvormigheid en verspreidingskurwe van 150 mm en 200 mmSiC epitaksiale wafersDit kan uit die figuur gesien word dat die epitaksiale laagdikteverspreidingskromme simmetries is om die middelpunt van die wafer. Die epitaksiale prosestyd is 600s, die gemiddelde epitaksiale laagdikte van die 150 mm epitaksiale wafer is 10.89 um, en die dikte-eenvormigheid is 1.05%. Volgens berekening is die epitaksiale groeikoers 65.3 um/h, wat 'n tipiese vinnige epitaksiale prosesvlak is. Onder dieselfde epitaksiale prosestyd is die epitaksiale laagdikte van die 200 mm epitaksiale wafer 10.10 um, die dikte-eenvormigheid is binne 1.36%, en die algehele groeikoers is 60.60 um/h, wat effens laer is as die 150 mm epitaksiale groeikoers. Dit is omdat daar duidelike verlies langs die pad is wanneer die silikonbron en koolstofbron van die stroomop van die reaksiekamer deur die waferoppervlak na die stroomaf van die reaksiekamer vloei, en die 200 mm waferoppervlakte groter is as die 150 mm. Die gas vloei deur die oppervlak van die 200 mm wafer vir 'n langer afstand, en die brongas wat langs die pad verbruik word, is meer. Onder die voorwaarde dat die wafer aanhou roteer, is die algehele dikte van die epitaksiale laag dunner, dus is die groeikoers stadiger. Oor die algemeen is die dikte-eenvormigheid van 150 mm en 200 mm epitaksiale wafers uitstekend, en die prosesvermoë van die toerusting kan aan die vereistes van hoëgehalte-toestelle voldoen.
2.2 Epitaksiale laag dopkonsentrasie en eenvormigheid
Figuur 4 toon die dopingkonsentrasie-eenvormigheid en kurweverspreiding van 150 mm en 200 mmSiC epitaksiale wafersSoos uit die figuur gesien kan word, het die konsentrasieverspreidingskromme op die epitaksiale wafer duidelike simmetrie relatief tot die middelpunt van die wafer. Die doteringskonsentrasie-eenvormigheid van die 150 mm en 200 mm epitaksiale lae is onderskeidelik 2.80% en 2.66%, wat binne 3% beheer kan word, wat 'n uitstekende vlak is vir soortgelyke internasionale toerusting. Die doteringskonsentrasiekromme van die epitaksiale laag is in 'n "W"-vorm langs die deursnee-rigting versprei, wat hoofsaaklik bepaal word deur die vloeiveld van die horisontale warmwand-epitaksiale oond, omdat die lugvloeirigting van die horisontale lugvloei-epitaksiale groeioond vanaf die luginlaat-einde (stroomop) is en vanaf die stroomaf-einde op 'n laminêre wyse deur die waferoppervlak vloei; Omdat die "langs-die-pad uitputting"-tempo van die koolstofbron (C2H4) hoër is as dié van die silikonbron (TCS), wanneer die wafer roteer, neem die werklike C/Si op die waferoppervlak geleidelik af van die rand na die middelpunt (die koolstofbron in die middelpunt is minder), volgens die "mededingende posisieteorie" van C en N, neem die doteringskonsentrasie in die middel van die wafer geleidelik af na die rand toe, om uitstekende konsentrasie-eenvormigheid te verkry, word die rand N2 as kompensasie tydens die epitaksiale proses bygevoeg om die afname in doteringskonsentrasie van die middelpunt na die rand te vertraag, sodat die finale doteringskonsentrasiekurwe 'n "W"-vorm het.
2.3 Epitaksiale laagdefekte
Benewens dikte en doteringskonsentrasie, is die vlak van epitaksiale laagdefektebeheer ook 'n kernparameter vir die meting van die kwaliteit van epitaksiale wafers en 'n belangrike aanduiding van die prosesvermoë van epitaksiale toerusting. Alhoewel SBD en MOSFET verskillende vereistes vir defekte het, word die meer voor die hand liggende oppervlakmorfologiedefekte soos druppeldefekte, driehoekdefekte, worteldefekte, komeetdefekte, ens. gedefinieer as moordenaardefekte van SBD- en MOSFET-toestelle. Die waarskynlikheid van mislukking van skyfies wat hierdie defekte bevat, is hoog, dus is die beheer van die aantal moordenaardefekte uiters belangrik om skyfie-opbrengs te verbeter en koste te verminder. Figuur 5 toon die verspreiding van moordenaardefekte van 150 mm en 200 mm SiC epitaksiale wafers. Onder die voorwaarde dat daar geen ooglopende wanbalans in die C/Si-verhouding is nie, kan worteldefekte en komeetdefekte basies uitgeskakel word, terwyl druppeldefekte en driehoekdefekte verband hou met die netheidsbeheer tydens die werking van epitaksiale toerusting, die onsuiwerheidsvlak van grafietonderdele in die reaksiekamer, en die kwaliteit van die substraat. Uit Tabel 2 kan gesien word dat die dodelike defekdigtheid van 150 mm en 200 mm epitaksiale wafers binne 0.3 deeltjies/cm2 beheer kan word, wat 'n uitstekende vlak vir dieselfde tipe toerusting is. Die beheervlak van dodelike defekdigtheid van 150 mm epitaksiale wafer is beter as dié van 200 mm epitaksiale wafer. Dit is omdat die substraatvoorbereidingsproses van 150 mm meer volwasse is as dié van 200 mm, die substraatkwaliteit beter is, en die onsuiwerheidsbeheervlak van die 150 mm grafietreaksiekamer beter is.
2.4 Epitaksiale waferoppervlakruheid
Figuur 6 toon die AFM-beelde van die oppervlak van 150 mm en 200 mm SiC epitaksiale wafers. Uit die figuur kan gesien word dat die oppervlakwortelgemiddelde kwadraatruheid Ra van 150 mm en 200 mm epitaksiale wafers onderskeidelik 0.129 nm en 0.113 nm is, en die oppervlak van die epitaksiale laag is glad sonder 'n duidelike makro-stap-aggregasieverskynsel. Hierdie verskynsel toon dat die groei van die epitaksiale laag altyd die stapsgewyse groeimodus handhaaf gedurende die hele epitaksiale proses, en geen stap-aggregasie vind plaas nie. Daar kan gesien word dat deur die gebruik van die geoptimaliseerde epitaksiale groeiproses, gladde epitaksiale lae op 150 mm en 200 mm laehoeksubstrate verkry kan word.
3 Gevolgtrekking
Die 150 mm en 200 mm 4H-SiC homogene epitaksiale wafers is suksesvol op huishoudelike substrate voorberei met behulp van die selfontwikkelde 200 mm SiC epitaksiale groeitoerusting, en die homogene epitaksiale proses wat geskik is vir 150 mm en 200 mm is ontwikkel. Die epitaksiale groeitempo kan groter as 60 μm/h wees. Terwyl aan die hoëspoed-epitaksievereiste voldoen word, is die kwaliteit van die epitaksiale wafer uitstekend. Die dikte-eenvormigheid van die 150 mm en 200 mm SiC epitaksiale wafers kan binne 1.5% beheer word, die konsentrasie-eenvormigheid is minder as 3%, die fatale defekdigtheid is minder as 0.3 deeltjies/cm2, en die epitaksiale oppervlakruheid wortelgemiddelde kwadraat Ra is minder as 0.15 nm. Die kernproses-aanwysers van die epitaksiale wafers is op die gevorderde vlak in die bedryf.
Bron: Spesiale Toerusting vir die Elektroniese Industrie
Skrywer: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48ste Navorsingsinstituut van China Elektroniese Tegnologie Groep Korporasie, Changsha, Hunan 410111)
Plasingstyd: 4 September 2024