2 የሙከራ ውጤቶች እና ውይይት
2.1ኤፒታክሲያል ንብርብርውፍረት እና ወጥነት
የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት፣ የዶፒንግ ክምችት እና ወጥነት የኤፒታክሲያል ዋፈርዎችን ጥራት ለመገምገም ከሚያስችሉት ዋና ዋና አመልካቾች አንዱ ነው። በትክክል የሚቆጣጠረው ውፍረት፣ የዶፒንግ ክምችት እና በዋፈር ውስጥ ያለው ወጥነት የአጠቃቀም አፈጻጸም እና ወጥነት ለማረጋገጥ ቁልፍ ነገሮች ናቸው።የሲሲ የኃይል መሳሪያዎች, እና የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት እና የዶፒንግ ክምችት ወጥነት የኤፒታክሲያል መሳሪያዎችን የሂደት አቅም ለመለካት አስፈላጊ መሠረቶች ናቸው።
ምስል 3 የ150 ሚሜ እና 200 ሚሜ ውፍረት እና የስርጭት ኩርባን ያሳያልየሲሲ ኤፒታክሲያል ዋፈሮች. ከሥዕሉ እንደሚታየው የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት የስርጭት ኩርባ ከዋፈር መሃል ነጥብ ጋር ሲሜትሪክ ነው። የኤፒታክሲያል ሂደት ጊዜ 600ዎች ሲሆን የ150ሚሜ ኤፒታክሲያል ዋፈር አማካይ የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት 10.89 um ሲሆን የውፍረቱ ወጥነት ደግሞ 1.05% ነው። በስሌት፣ የኤፒታክሲያል እድገት መጠን 65.3 um/h ሲሆን ይህም የተለመደ ፈጣን የኤፒታክሲያል ሂደት ደረጃ ነው። በተመሳሳይ የኤፒታክሲያል ሂደት ጊዜ፣ የ200ሚሜ ኤፒታክሲያል ዋፈር የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት 10.10 um ነው፣ የውፍረቱ ወጥነት በ1.36% ውስጥ ነው፣ እና አጠቃላይ የእድገት መጠን 60.60 um/h ሲሆን ይህም ከ150ሚሜ ኤፒታክሲያል የእድገት መጠን በትንሹ ያነሰ ነው። ይህ የሆነበት ምክንያት የሲሊኮን ምንጭ እና የካርቦን ምንጭ ከሪአክሽን ክፍሉ የላይኛው ክፍል በዋፈር ወለል በኩል ወደ ሪአክሽን ክፍሉ የታችኛው ክፍል ሲፈስሱ እና የ200 ሚሜ ዋፈር ስፋት ከ150 ሚሜ በላይ ሲሆን ግልጽ የሆነ ኪሳራ ስለሚኖር ነው። ጋዙ በ200 ሚሜ ዋፈር ወለል ላይ ረዘም ላለ ጊዜ ይፈሳል፣ እና በመንገዱ ላይ የሚወሰደው የምንጭ ጋዝ የበለጠ ይሆናል። ዋፈር መሽከርከሩን በሚቀጥልበት ሁኔታ ውስጥ፣ የኤፒታክሲያል ንብርብር አጠቃላይ ውፍረት ቀጭን ስለሆነ የእድገት መጠኑ ቀርፋፋ ነው። በአጠቃላይ፣ የ150 ሚሜ እና የ200 ሚሜ ኤፒታክሲያል ዋፈር ውፍረት ወጥነት በጣም ጥሩ ነው፣ እና የመሳሪያው የሂደት አቅም ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን መሳሪያዎች መስፈርቶች ሊያሟላ ይችላል።
2.2 የኤፒታክሲያል ንብርብር የዶፒንግ ክምችት እና ወጥነት
ምስል 4 የዶፒንግ ክምችት ወጥነት እና የ150 ሚሜ እና 200 ሚሜ ኩርባ ስርጭትን ያሳያል።የሲሲ ኤፒታክሲያል ዋፈሮች. ከሥዕሉ እንደሚታየው፣ በኤፒታክሲያል ዋፈር ላይ ያለው የትኩረት ስርጭት ኩርባ ከዋፈር መሃል ጋር ሲነጻጸር ግልጽ የሆነ ሲሜትሪ አለው። የ150 ሚሜ እና የ200 ሚሜ ኤፒታክሲያል ንብርብሮች የዶፒንግ ክምችት ወጥነት በቅደም ተከተል 2.80% እና 2.66% ሲሆን ይህም በ3% ውስጥ ሊቆጣጠር ይችላል፣ ይህም ለተመሳሳይ ዓለም አቀፍ መሳሪያዎች በጣም ጥሩ ደረጃ ነው። የኤፒታክሲያል ንብርብር የዶፒንግ ክምችት ኩርባ በዲያሜትር አቅጣጫ በ"W" ቅርፅ ይሰራጫል፣ ይህም በዋናነት የሚወሰነው በአግድም ሞቃት ግድግዳ ኤፒታክሲያል እቶን የፍሰት መስክ ነው፣ ምክንያቱም የአግድም የአየር ፍሰት ኤፒታክሲያል የእድገት እቶን የአየር ፍሰት አቅጣጫ ከአየር መግቢያ ጫፍ (ወደላይ) ስለሆነ እና ከታችኛው ጫፍ በዋፈር ወለል በኩል በላሚናር መንገድ ይፈስሳል። የካርቦን ምንጭ (C2H4) "በመንገድ ላይ የሚፈጠረው የመሟጠጥ መጠን" ከሲሊኮን ምንጭ (TCS) ከፍ ያለ ስለሆነ፣ ዋፈር ሲሽከረከር፣ በዋፈር ወለል ላይ ያለው ትክክለኛው C/Si ቀስ በቀስ ከጫፍ ወደ መሃል ይቀንሳል (በመሃል ላይ ያለው የካርቦን ምንጭ ያነሰ ነው)፣ በC እና N "ተወዳዳሪ የቦታ ንድፈ ሐሳብ" መሠረት፣ በዋፈር መሃል ላይ ያለው የዶፒንግ ክምችት ቀስ በቀስ ወደ ጠርዝ ይቀንሳል፣ እጅግ በጣም ጥሩ የማጎሪያ ወጥነት ለማግኘት፣ ጠርዝ N2 በኤፒታክሲያል ሂደት ውስጥ እንደ ማካካሻ ተጨምሮ ከመሃል እስከ ጠርዝ ያለውን የዶፒንግ ክምችት መቀነስን ይቀንሳል፣ ስለዚህ የመጨረሻው የዶፒንግ ማጎሪያ ኩርባ "W" ቅርፅ ይሰጣል።
2.3 የኤፒታክሲያል ንብርብር ጉድለቶች
ከውፍረት እና ከዶፒንግ ክምችት በተጨማሪ፣ የኤፒታክሲያል ንብርብር ጉድለት መቆጣጠሪያ ደረጃ የኤፒታክሲያል ዋፈርስ ጥራትን ለመለካት ዋና መለኪያ እና የኤፒታክሲያል መሳሪያዎች የሂደት አቅም አስፈላጊ አመላካች ነው። ምንም እንኳን SBD እና MOSFET ለችግሮች የተለያዩ መስፈርቶች ቢኖራቸውም፣ እንደ የመውደቅ ጉድለቶች፣ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች፣ የካሮት ጉድለቶች፣ የኮሜት ጉድለቶች፣ ወዘተ ያሉ ይበልጥ ግልጽ የሆኑ የገጽታ ሞርፎሎጂ ጉድለቶች የSBD እና MOSFET መሳሪያዎች ገዳይ ጉድለቶች ተብለው ይገለፃሉ። እነዚህን ጉድለቶች የያዙ ቺፖች የመጥፋት እድሉ ከፍተኛ ነው፣ ስለዚህ የገዳይ ጉድለቶችን ብዛት መቆጣጠር የቺፕ ምርትን ለማሻሻል እና ወጪዎችን ለመቀነስ እጅግ በጣም አስፈላጊ ነው። ምስል 5 የ150 ሚሜ እና 200 ሚሜ SiC ኤፒታክሲያል ዋፈርስ ገዳይ ጉድለቶች ስርጭትን ያሳያል። በC/Si ጥምርታ ውስጥ ግልጽ የሆነ አለመመጣጠን ባለመኖሩ፣ የካሮት ጉድለቶች እና የኮሜት ጉድለቶች በመሠረቱ ሊወገዱ ይችላሉ፣ የመውደቅ ጉድለቶች እና የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ደግሞ የኤፒታክሲያል መሳሪያዎች በሚሰሩበት ጊዜ ከንፅህና ቁጥጥር፣ በምላሽ ክፍሉ ውስጥ ካለው የግራፋይት ክፍሎች የንጽህና ደረጃ እና ከንጥረ ነገሩ ጥራት ጋር የተያያዙ ናቸው። ከሠንጠረዥ 2፣ የ150 ሚሜ እና የ200 ሚሜ ኤፒታክሲያል ዋፈር ገዳይ የሆነ የጉድለት ጥግግት በ0.3 ቅንጣቶች/ሴሜ2 ውስጥ ሊቆጣጠር እንደሚችል ማየት ይቻላል፣ ይህም ለተመሳሳይ የመሳሪያ አይነት በጣም ጥሩ ደረጃ ነው። የ150 ሚሜ ኤፒታክሲያል ዋፈር ገዳይ የሆነ የጉድለት ጥግግት መቆጣጠሪያ ደረጃ ከ200 ሚሜ ኤፒታክሲያል ዋፈር የተሻለ ነው። ይህ የሆነበት ምክንያት የ150 ሚሜ ንጣፉ የማዘጋጀት ሂደት ከ200 ሚሜ ብስለት በላይ ስለሆነ፣ የንጣፉ ጥራት የተሻለ ስለሆነ እና የ150 ሚሜ ንጣፉ የግራፋይት ምላሽ ክፍል የንጽህና ቁጥጥር ደረጃ የተሻለ ስለሆነ ነው።
2.4 የኤፒታክሲያል ዋፈር ወለል ሸካራነት
ምስል 6 የ150 ሚሜ እና የ200 ሚሜ SiC ኤፒታክሲያል ዋፈርስ ወለል የAFM ምስሎችን ያሳያል። ከሥዕሉ ማየት እንደሚቻለው የገጽታ ሥር አማካይ የ150 ሚሜ እና የ200 ሚሜ ኤፒታክሲያል ዋፈርስ ስኩዌር ሻካራነት Ra በቅደም ተከተል 0.129 nm እና 0.113 nm ሲሆን የኤፒታክሲያል ንብርብር ወለል ግልጽ የሆነ የማክሮ-ደረጃ ውህድ ክስተት ሳይኖር ለስላሳ ነው። ይህ ክስተት የኤፒታክሲያል ንብርብር እድገት በጠቅላላው ኤፒታክሲያል ሂደት ወቅት የደረጃ ፍሰት እድገት ሁነታን ሁልጊዜ እንደሚጠብቅ እና ምንም የእርምጃ ውህድ እንደማይከሰት ያሳያል። በተመቻቸ የኤፒታክሲያል እድገት ሂደት በመጠቀም ለስላሳ ኤፒታክሲያል ንብርብሮች በ150 ሚሜ እና 200 ሚሜ ዝቅተኛ አንግል ንጣፎች ላይ ማግኘት እንደሚችሉ ማየት ይቻላል።
3 መደምደሚያ
150 ሚሜ እና 200 ሚሜ 4H-SiC ተመሳሳይ የሆኑ ኤፒታክሲያል ዋፈሮች በራሳቸው የተዘጋጁትን 200 ሚሜ SiC ኤፒታክሲያል የእድገት መሳሪያዎችን በመጠቀም በቤት ውስጥ ባሉ ንጣፎች ላይ በተሳካ ሁኔታ ተዘጋጅተዋል፣ እና ለ150 ሚሜ እና 200 ሚሜ ተስማሚ የሆነ ተመሳሳይ ኤፒታክሲያል ሂደት ተዘጋጅቷል። የኤፒታክሲያል የእድገት መጠን ከ60 μm/h በላይ ሊሆን ይችላል። ከፍተኛ ፍጥነት ያለው ኤፒታክሲ መስፈርትን ሲያሟላ፣ የኤፒታክሲያል ዋፈር ጥራት በጣም ጥሩ ነው። የ150 ሚሜ እና 200 ሚሜ SiC ኤፒታክሲያል ዋፈሮች ውፍረት ወጥነት በ1.5% ውስጥ ሊቆጣጠር ይችላል፣ የማጎሪያው ወጥነት ከ3% ያነሰ ነው፣ የገዳይ ጉድለት ጥግግት ከ0.3 ቅንጣቶች/ሴሜ2 ያነሰ ነው፣ እና የኤፒታክሲያል ወለል ሻካራነት አማካኝ ካሬ ራ ከ0.15 nm ያነሰ ነው። የኤፒታክሲያል ዋፈሮች ዋና ሂደት አመልካቾች በኢንዱስትሪው ውስጥ በከፍተኛ ደረጃ ላይ ይገኛሉ።
ምንጭ፡ የኤሌክትሮኒክስ ኢንዱስትሪ ልዩ መሣሪያዎች
ደራሲ፡ Xie Tianle፣ Li Ping፣ Yang Yu፣ Gong Xiaoliang፣ Ba Sai፣ Chen Guoqin፣ Wan Shengqiang
(48ኛው የቻይና የምርምር ተቋም የኤሌክትሮኒክስ ቴክኖሎጂ ግሩፕ ኮርፖሬሽን፣ ቻንግሻ፣ ሁናን 410111)
የፖስታ ሰዓት፡- ሴፕቴምበር-04-2024