2 Вынікі эксперыментаў і іх абмеркаванне
2.1Эпітаксіяльны пласттаўшчыня і аднастайнасць
Таўшчыня эпітаксіяльнага пласта, канцэнтрацыя легіруючых прымесей і аднастайнасць з'яўляюцца аднымі з асноўных паказчыкаў для ацэнкі якасці эпітаксіяльных пласцін. Дакладна кантраляваная таўшчыня, канцэнтрацыя легіруючых прымесей і аднастайнасць унутры пласціны з'яўляюцца ключом да забеспячэння прадукцыйнасці і стабільнасці.Сілкава-крэмніевыя сілавыя прылады, а таўшчыня эпітаксіяльнага пласта і аднастайнасць канцэнтрацыі легіруючых рэчываў таксама з'яўляюцца важнымі асновамі для вымярэння тэхналагічнай здольнасці эпітаксіяльнага абсталявання.
На малюнку 3 паказана крывая аднастайнасці і размеркавання таўшчыні для 150 мм і 200 ммЭпітаксіяльныя пласціны SiCЗ малюнка відаць, што крывая размеркавання таўшчыні эпітаксіяльнага пласта сіметрычная адносна цэнтральнай кропкі пласціны. Час эпітаксіяльнага працэсу складае 600 секунд, сярэдняя таўшчыня эпітаксіяльнага пласта эпітаксіяльнай пласціны дыяметрам 150 мм складае 10,89 мкм, а аднастайнасць таўшчыні — 1,05%. Разлікам атрымана, што хуткасць эпітаксіяльнага росту складае 65,3 мкм/г, што з'яўляецца тыповым узроўнем хуткага эпітаксіяльнага працэсу. Пры тым жа часе эпітаксіяльнага працэсу таўшчыня эпітаксіяльнага пласта эпітаксіяльнай пласціны дыяметрам 200 мм складае 10,10 мкм, аднастайнасць таўшчыні — у межах 1,36%, а агульная хуткасць росту — 60,60 мкм/г, што крыху ніжэй за хуткасць эпітаксіяльнага росту эпітаксіяльнай пласціны дыяметрам 150 мм. Гэта звязана з тым, што пры руху крыніц крэмнію і вугляроду ад пачатку рэакцыйнай камеры праз паверхню пласціны да канца рэакцыйнай камеры назіраюцца відавочныя страты, прычым плошча пласціны 200 мм большая за плошчу 150 мм. Газ праходзіць праз паверхню пласціны 200 мм на большую адлегласць, і спажываецца больш зыходнага газу. Пры ўмове пастаяннага кручэння пласціны агульная таўшчыня эпітаксіяльнага пласта танчэйшая, таму хуткасць росту павольнейшая. У цэлым, аднастайнасць таўшчыні эпітаксіяльных пласцін 150 мм і 200 мм выдатная, і тэхналагічныя магчымасці абсталявання могуць адпавядаць патрабаванням высакаякасных прылад.
2.2 Канцэнтрацыя і аднастайнасць легіруючых прымешак эпітаксіяльнага пласта
На малюнку 4 паказана аднастайнасць канцэнтрацыі легіруючых рэчываў і размеркаванне крывой пры 150 мМ і 200 мМ.Эпітаксіяльныя пласціны SiCЯк відаць з малюнка, крывая размеркавання канцэнтрацыі на эпітаксіяльнай пласціне мае відавочную сіметрыю адносна цэнтра пласціны. Аднастайнасць канцэнтрацыі легіруючых прымесяў эпітаксіяльных слаёў 150 мм і 200 мм складае 2,80% і 2,66% адпаведна, што можна кантраляваць у межах 3%, што з'яўляецца выдатным узроўнем для падобнага міжнароднага абсталявання. Крывая канцэнтрацыі легіруючых прымесяў эпітаксіяльнага слоя размеркавана ў форме літары "W" уздоўж дыяметра, што ў асноўным вызначаецца полем патоку гарызантальнай эпітаксіяльнай печы з гарачай сценкай, паколькі кірунак паветранага патоку гарызантальнай эпітаксіяльнай печы для росту накіраваны ад уваходнага боку паветра (уверх па цячэнні) і выцякае з канца ніжэй па цячэнні ламінарным чынам праз паверхню пласціны; Паколькі хуткасць «знясілення па дарозе» крыніцы вугляроду (C2H4) вышэйшая, чым у крыніцы крэмнію (TCS), пры кручэнні пласціны фактычнае суадносіны C/Si на паверхні пласціны паступова памяншаецца ад краю да цэнтра (крыніца вугляроду ў цэнтры меншая). Згодна з «тэорыяй канкурэнтнага становішча» C і N, канцэнтрацыя легіруючых прымесей у цэнтры пласціны паступова памяншаецца да краю. Для дасягнення выдатнай аднастайнасці канцэнтрацыі падчас эпітаксіяльнага працэсу ў якасці кампенсацыі дадаецца краёвы N2, каб запаволіць зніжэнне канцэнтрацыі легіруючых прымесей ад цэнтра да краю, так што канчатковая крывая канцэнтрацыі легіруючых прымесей мае форму літары «W».
2.3 Дэфекты эпітаксіяльнага пласта
Акрамя таўшчыні і канцэнтрацыі легіруючых прымесяў, узровень кантролю дэфектаў эпітаксіяльнага пласта таксама з'яўляецца асноўным параметрам для вымярэння якасці эпітаксіяльных пласцін і важным паказчыкам тэхналагічных магчымасцей эпітаксіяльнага абсталявання. Нягледзячы на тое, што SBD і MOSFET маюць розныя патрабаванні да дэфектаў, больш відавочныя дэфекты марфалогіі паверхні, такія як кропельныя дэфекты, трохкутныя дэфекты, дэфекты «морквы», дэфекты «каметы» і г.д., вызначаюцца як дэфекты-кілеры прылад SBD і MOSFET. Верагоднасць выхаду з ладу чыпаў, якія змяшчаюць гэтыя дэфекты, высокая, таму кантроль колькасці дэфектаў-кілераў надзвычай важны для павышэння выхаду чыпаў і зніжэння выдаткаў. На малюнку 5 паказана размеркаванне дэфектаў-кілераў эпітаксіяльных пласцін SiC памерам 150 мм і 200 мм. Пры ўмове адсутнасці відавочнага дысбалансу ў суадносінах C/Si, дэфекты «морквы» і дэфекты «каметы» можна ў асноўным ліквідаваць, у той час як дэфекты «кропель» і трохкутныя дэфекты звязаны з кантролем чысціні падчас працы эпітаксіяльнага абсталявання, узроўнем забруджвання графітавых дэталяў у рэакцыйнай камеры і якасцю падкладкі. З табліцы 2 відаць, што шчыльнасць фатальных дэфектаў эпітаксіяльных пласцін памерам 150 мм і 200 мм можа кантралявацца ў межах 0,3 часціц/см2, што з'яўляецца выдатным узроўнем для абсталявання аднаго тыпу. Узровень кантролю шчыльнасці фатальных дэфектаў эпітаксіяльнай пласціны памерам 150 мм лепшы, чым для эпітаксіяльнай пласціны памерам 200 мм. Гэта звязана з тым, што працэс падрыхтоўкі падкладкі памерам 150 мм больш дасканалы, чым для 200 мм, якасць падкладкі лепшая, а ўзровень кантролю прымешак у рэакцыйнай камеры графіту памерам 150 мм лепшы.
2.4 Шурпатасць паверхні эпітаксіяльнай пласціны
На рысунку 6 паказаны АСМ-выявы паверхні эпітаксіяльных пласцін SiC памерам 150 мм і 200 мм. З малюнка відаць, што сярэднеквадратычная шурпатасць паверхні Ra эпітаксіяльных пласцін 150 мм і 200 мм складае 0,129 нм і 0,113 нм адпаведна, а паверхня эпітаксіяльнага пласта гладкая без відавочнай з'явы макраступеньчатай агрэгацыі. Гэта з'ява паказвае, што рост эпітаксіяльнага пласта заўсёды падтрымлівае рэжым ступеністага патоку на працягу ўсяго эпітаксіяльнага працэсу, і ступеністая агрэгацыя не адбываецца. Відаць, што з дапамогай аптымізаванага працэсу эпітаксіяльнага росту можна атрымаць гладкія эпітаксіяльныя пласты на падкладках з малым вуглом нахілу 150 мм і 200 мм.
3 Выснова
Аднастайныя эпітаксіяльныя пласціны 4H-SiC памерам 150 мм і 200 мм былі паспяхова падрыхтаваны на айчынных падкладках з выкарыстаннем уласна распрацаванага абсталявання для эпітаксіяльнага росту SiC памерам 200 мм, і быў распрацаваны працэс аднароднай эпітаксіяльнай эпітаксіяльнай эпітаксіяльнай эпітаксіяльнай эпітаксіяльнай эпітаксіяльнай эпітаксіяльнай пласціны памерам 150 мм і 200 мм. Хуткасць эпітаксіяльнага росту можа перавышаць 60 мкм/г. Пры задавальненні патрабаванняў да высакахуткаснай эпітаксіяльнай эпітаксіяльнай пласціны якасць эпітаксіяльнай пласціны выдатная. Аднастайнасць таўшчыні эпітаксіяльных пласцін SiC памерам 150 мм і 200 мм можа кантралявацца ў межах 1,5%, аднастайнасць канцэнтрацыі складае менш за 3%, шчыльнасць фатальных дэфектаў складае менш за 0,3 часціцы/см2, а сярэднеквадратычная шурпатасць паверхні эпітаксіяльнай эпітаксіяльнай эпітаксіяльнай эпітаксіяльнай паверхні Ra складае менш за 0,15 нм. Асноўныя тэхналагічныя паказчыкі эпітаксіяльных пласцін знаходзяцца на перадавым узроўні ў галіны.
Крыніца: Спецыяльнае абсталяванне для электроннай прамысловасці
Аўтар: Се Цяньлэ, Лі Пін, Ян Юй, Гун Сяолян, Ба Сай, Чэнь Гоцынь, Ван Шэнцян
(48-ы навукова-даследчы інстытут Кітайскай карпарацыі электронных тэхналогій, Чанша, правінцыя Хунань, 410111)
Час публікацыі: 04 верасня 2024 г.