በ 8 ኢንች ሲሲ ኤፒታክሲያል እቶን እና ሆሞኢፒታክሲያል ሂደት ላይ ምርምር-Ⅱ

 

2 የሙከራ ውጤቶች እና ውይይት

2.1ኤፒታክሲያል ንብርብርውፍረት እና ተመሳሳይነት

የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት፣ የዶፒንግ ትኩረት እና ተመሳሳይነት የኤፒታክሲያል ዌፈር ጥራትን ለመመዘን አንዱ ዋና ማሳያዎች ናቸው። በትክክል የሚቆጣጠረው ውፍረት፣ የዶፒንግ ትኩረት እና በቫፈር ውስጥ ያለው ወጥነት የመድኃኒቱን አፈፃፀም እና ወጥነት ለማረጋገጥ ቁልፍ ናቸው።የሲሲ ኃይል መሳሪያዎችእንዲሁም የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት እና የዶፒንግ ማጎሪያ ተመሳሳይነት የኤፒታክሲያል መሳሪያዎችን ሂደት አቅም ለመለካት አስፈላጊ መሰረት ናቸው።

ምስል 3 የ 150 ሚሜ እና 200 ሚሜ ውፍረት ተመሳሳይነት እና የማከፋፈያ ኩርባ ያሳያልSiC epitaxial wafers. ከሥዕሉ ላይ የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት ማከፋፈያ ኩርባ ስለ ዋፈር ማዕከላዊ ነጥብ የተመጣጠነ መሆኑን ከሥዕሉ ላይ ማየት ይቻላል. የ epitaxial ሂደት ጊዜ 600 ዎቹ ነው, 150mm epitaxial wafer አማካኝ epitaxial ንብርብር ውፍረት 10.89 um, እና ውፍረት ተመሳሳይነት 1.05% ነው. በሂሳብ ስሌት, የኤፒታክሲያል እድገት ፍጥነት 65.3 ኤም / ሰ ነው, ይህም የተለመደው ፈጣን የ epitaxial ሂደት ደረጃ ነው. በተመሳሳዩ የኢፒታክሲያል ሂደት ጊዜ ውስጥ, የ 200 ሚሜ ኤፒታክሲያል ቫፈር ውፍረት 10.10 ኤም, ውፍረት ተመሳሳይነት በ 1.36% ውስጥ ነው, እና አጠቃላይ የእድገቱ መጠን 60.60 um / h ነው, ይህም ከ 150 ሚሊ ሜትር የኤፒታክሲያል የእድገት ፍጥነት በትንሹ ያነሰ ነው. ምክንያቱም በመንገዱ ላይ የሲሊኮን ምንጭ እና የካርቦን ምንጭ ከምላሹ ክፍል ወደላይ በዋፈር ወለል በኩል ወደ ታችኛው ክፍል ወደ ምላሽ ክፍል ሲፈስ እና 200 ሚሊ ሜትር የዋፈር ቦታ ከ150 ሚሊ ሜትር በላይ በሆነበት ጊዜ በመንገዱ ላይ ግልጽ የሆነ ኪሳራ አለ ። ጋዝ ለረጅም ርቀት በ 200 ሚሜ ዋፈር ወለል ላይ ይፈስሳል, እና በመንገዱ ላይ የሚፈጀው ምንጭ ጋዝ የበለጠ ነው. ቫፈር መዞር በሚቀጥልበት ሁኔታ የኤፒታክሲያል ሽፋን አጠቃላይ ውፍረት ቀጭን ነው, ስለዚህ የእድገቱ ፍጥነት ይቀንሳል. በአጠቃላይ የ 150 ሚ.ሜ እና 200 ሚሊ ሜትር የኤፒታክሲያል ዋፍሎች ውፍረት ተመሳሳይነት በጣም ጥሩ ነው, እና የመሳሪያዎቹ የሂደቱ አቅም ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን መሳሪያዎች ማሟላት ይችላል.

 

2.2 የኤፒታክሲያል ንብርብር የዶፒንግ ትኩረት እና ተመሳሳይነት

ምስል 4 የዶፒንግ ትኩረትን ተመሳሳይነት እና የ 150 ሚሜ እና 200 ሚሊ ሜትር ኩርባ ስርጭትን ያሳያልSiC epitaxial wafers. ከሥዕሉ ላይ እንደሚታየው በኤፒታክሲያል ቫፈር ላይ ያለው የማጎሪያ ማከፋፈያ ኩርባ ከዋፋው መሃከል አንጻር ግልጽ የሆነ ሲሜትሪ አለው። የ 150 ሚሜ እና 200 ሚሜ ኤፒታክሲያል ንብርብሮች የዶፒንግ ማጎሪያ ተመሳሳይነት 2.80% እና 2.66% በቅደም ተከተል በ 3% ውስጥ ቁጥጥር ሊደረግ ይችላል, ይህም ለተመሳሳይ ዓለም አቀፍ መሳሪያዎች በጣም ጥሩ ደረጃ ነው. የ epitaxial ንብርብር doping ማጎሪያ ከርቭ ወደ ዲያሜትር አቅጣጫ በ "W" ቅርጽ ውስጥ ተሰራጭቷል, ይህም በዋነኝነት አግድም ሙቅ ግድግዳ epitaxial እቶን ያለውን ፍሰት መስክ የሚወሰነው ነው, ምክንያቱም አግድም የአየር ፍሰት epitaxial ዕድገት እቶን የአየር ፍሰት አቅጣጫ ከአየር ማስገቢያ ጫፍ (ወደ ላይ) እና ከታችኛው ተፋሰስ ጫፍ ወደ ውጭ የሚፈሰው ምክንያቱም ዋፈር ወለል በኩል ነው; ምክንያቱም "በመንገድ ላይ ያለው መሟጠጥ" የካርቦን ምንጭ (C2H4) መጠን ከሲሊኮን ምንጭ (TCS) የበለጠ ነው, ዋፈር በሚሽከረከርበት ጊዜ, በ wafer ወለል ላይ ያለው ትክክለኛው C / Si ቀስ በቀስ ከጫፍ ወደ መሃል ይቀንሳል (በማዕከሉ ውስጥ ያለው የካርበን ምንጭ ያነሰ ነው), በ C እና N የ "ውድድር አቀማመጥ ንድፈ ሃሳብ" መሰረት, የዶፒንግ ማጎሪያው ቀስ በቀስ ወደ መሃሉ ላይ እንዲመጣጠን ያደርጋል. የጠርዝ N2 በኤፒታክሲያል ሂደት ውስጥ እንደ ማካካሻ ተጨምሯል ከመካከለኛው እስከ ጠርዝ ድረስ ያለውን የዶፒንግ ትኩረትን መቀነስ ይቀንሳል, ስለዚህም የመጨረሻው የዶፒንግ ማጎሪያ ኩርባ "W" ቅርፅን ያቀርባል.

2.3 የኤፒታክሲያል ንብርብር ጉድለቶች

ውፍረት እና doping ትኩረት በተጨማሪ, epitaxial ንብርብር ጉድለት ቁጥጥር ደረጃ ደግሞ epitaxial wafers ጥራት ለመለካት አንድ ዋና መለኪያ እና epitaxial መሣሪያዎች ሂደት ችሎታ አስፈላጊ አመላካች ነው. ምንም እንኳን SBD እና MOSFET ለጉድለት የተለያዩ መስፈርቶች ቢኖራቸውም በይበልጥ ግልጽ የሆኑት የገጽታ ሞርፎሎጂ ጉድለቶች እንደ ጠብታ ጉድለቶች፣ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች፣ የካሮት ጉድለቶች፣ የኮሜት ጉድለቶች፣ ወዘተ የመሳሰሉት የ SBD እና MOSFET መሳሪያዎች ገዳይ ጉድለቶች ተብለው ይገለፃሉ። እነዚህን ጉድለቶች ያካተቱ ቺፖችን የመውደቅ እድላቸው ከፍተኛ ነው, ስለዚህ የገዳይ ጉድለቶችን ቁጥር መቆጣጠር ቺፕ ምርትን ለማሻሻል እና ወጪዎችን ለመቀነስ እጅግ በጣም አስፈላጊ ነው. ምስል 5 የ 150 ሚ.ሜ እና 200 ሚሜ የሲሲ ኤፒታክሲያል ቫልቭ ገዳይ ጉድለቶች ስርጭትን ያሳያል. በሲ / ሲ ሬሾ ውስጥ ግልጽ የሆነ አለመመጣጠን በሌለበት ሁኔታ የካሮት ጉድለቶች እና የኮሜት ጉድለቶች በመሠረቱ ሊወገዱ ይችላሉ ፣ የመውደቅ ጉድለቶች እና የሶስት ማዕዘኑ ጉድለቶች በኤፒታክሲያል መሣሪያዎች በሚሠሩበት ጊዜ ከንጽህና ቁጥጥር ፣ በምላሹ ክፍል ውስጥ ያሉ የግራፋይት ክፍሎች የንጽሕና ደረጃ እና የንጥረ-ነገር ጥራት ጋር የተገናኙ ናቸው። ከሠንጠረዥ 2 የ 150 ሚ.ሜ እና 200 ሚሜ ኤፒታክሲያል ቫልቭ የገዳይ ጉድለት ጥግግት በ 0.3 ቅንጣቶች / ሴሜ 2 ውስጥ ቁጥጥር ሊደረግበት ይችላል, ይህም ለተመሳሳይ መሳሪያዎች በጣም ጥሩ ደረጃ ነው. የ 150 ሚሜ ኤፒታክሲያል ዋይፈር ገዳይ ጉድለት የቁጥጥር ደረጃ ከ 200 ሚሊ ሜትር ኤፒታክሲያል ቫፈር የተሻለ ነው. ይህ የሆነበት ምክንያት የ 150 ሚሊ ሜትር የስብስብ ዝግጅት ሂደት ከ 200 ሚሊ ሜትር የበለጠ የበሰለ ነው, የንጥረቱ ጥራት የተሻለ ነው, እና የ 150 ሚሜ ግራፋይት ምላሽ ክፍል የንጽሕና ቁጥጥር ደረጃ የተሻለ ነው.

 

2.4 Epitaxial wafer የወለል ንጣፍ

ስእል 6 የ 150 ሚሜ እና 200 ሚሜ የሲሲ ኤፒታክሲያል ዋይፋዎች የ AFM ምስሎችን ያሳያል. ከሥዕሉ ላይ የገጽታ ሥሩ ማለት ካሬ ሻካራነት ራ 150 ሚሜ እና 200 ሚሜ epitaxial wafers በቅደም 0.129 nm እና 0.113 nm ነው, እና epitaxial ንብርብር ላይ ላዩን ግልጽ የማክሮ-እርከን ድምር ክስተት ያለ ለስላሳ ነው. ይህ ክስተት የሚያሳየው የ epitaxial ንብርብር እድገቱ በጠቅላላው የ epitaxial ሂደት ውስጥ ሁልጊዜ የእርምጃ ፍሰት እድገት ሁነታን እንደሚይዝ እና ምንም የእርምጃ ማሰባሰብ አይከሰትም. የተሻሻለውን የኤፒታክሲያል የእድገት ሂደትን በመጠቀም በ 150 ሚሜ እና በ 200 ሚሜ ዝቅተኛ አንግል ንጣፎች ላይ ለስላሳ ኤፒታክሲያል ሽፋኖች ሊገኙ እንደሚችሉ ማየት ይቻላል.

 

3 መደምደሚያ

የ 150 ሚሜ እና 200 ሚሜ 4H-SiC ተመሳሳይነት ያለው ኤፒታክሲያል ቫፈርስ በራስ-የተሰራው 200 ሚሜ ሲሲ ኤፒታክሲያል የእድገት መሳሪያዎችን በመጠቀም በአገር ውስጥ ንጣፎች ላይ በተሳካ ሁኔታ ተዘጋጅቷል, እና ለ 150 ሚሜ እና 200 ሚሜ ተስማሚ የሆነ ተመሳሳይነት ያለው ኤፒታክሲያል ሂደት ተዘጋጅቷል. የኤፒታክሲያል ዕድገት ፍጥነት ከ 60 μm / h ሊበልጥ ይችላል. የከፍተኛ ፍጥነት ኤፒታክሲን መስፈርት በሚያሟሉበት ጊዜ፣ የኤፒታክሲያል ዋፈር ጥራት በጣም ጥሩ ነው። የ 150 ሚ.ሜ እና 200 ሚሜ የሲሲ ኤፒታክሲያል ቫፈር ውፍረት ተመሳሳይነት በ 1.5% ውስጥ ቁጥጥር ሊደረግበት ይችላል, የማጎሪያው ተመሳሳይነት ከ 3% ያነሰ ነው, ገዳይ የሆነ ጉድለት ከ 0.3 ቅንጣቶች / ሴሜ 2 ያነሰ ነው, እና የኤፒታክሲያል ላዩን ሻካራነት ሥር ማለት ካሬ ራ ከ 0.15 nm ያነሰ ነው. የ epitaxial wafers ዋና ሂደት አመልካቾች በኢንዱስትሪው ውስጥ የላቀ ደረጃ ላይ ናቸው.

ምንጭ፡ የኤሌክትሮኒክስ ኢንዱስትሪ ልዩ መሣሪያዎች
ደራሲ፡ Xie Tianle፣ Li Ping፣ Yang Yu፣ Gong Xiaoliang፣ Ba Sai፣ Chen Guoqin፣ Wan Shengqiang
(48ኛው የቻይና ኤሌክትሮኒክስ ቴክኖሎጂ ቡድን ኮርፖሬሽን የምርምር ተቋም፣ ቻንግሻ፣ ሁናን 410111)