২ পরীক্ষামূলক ফলাফল এবং আলোচনা
২.১এপিট্যাক্সিয়াল স্তরপুরুত্ব এবং অভিন্নতা
এপিট্যাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব, ডোপিং ঘনত্ব এবং অভিন্নতা হল এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমান বিচারের অন্যতম প্রধান সূচক। সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণযোগ্য বেধ, ডোপিং ঘনত্ব এবং ওয়েফারের মধ্যে অভিন্নতা হল এর কর্মক্ষমতা এবং ধারাবাহিকতা নিশ্চিত করার মূল চাবিকাঠি।SiC পাওয়ার ডিভাইস, এবং এপিট্যাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতাও এপিট্যাক্সিয়াল সরঞ্জামের প্রক্রিয়া ক্ষমতা পরিমাপের জন্য গুরুত্বপূর্ণ ভিত্তি।
চিত্র ৩-এ ১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি পুরুত্বের অভিন্নতা এবং বন্টন বক্ররেখা দেখানো হয়েছেSiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার। চিত্র থেকে দেখা যায় যে, এপিট্যাক্সিয়াল স্তর পুরুত্ব বন্টন বক্ররেখা ওয়েফারের কেন্দ্রবিন্দু সম্পর্কে প্রতিসম। এপিট্যাক্সিয়াল প্রক্রিয়া সময় 600s, 150 মিমি এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের গড় এপিট্যাক্সিয়াল স্তর পুরুত্ব 10.89 um, এবং পুরুত্বের অভিন্নতা 1.05%। গণনা অনুসারে, এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার 65.3 um/h, যা একটি সাধারণ দ্রুত এপিট্যাক্সিয়াল প্রক্রিয়া স্তর। একই এপিট্যাক্সিয়াল প্রক্রিয়া সময়ের অধীনে, 200 মিমি এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের এপিট্যাক্সিয়াল স্তর পুরুত্ব 10.10 um, পুরুত্বের অভিন্নতা 1.36% এর মধ্যে এবং সামগ্রিক বৃদ্ধির হার 60.60 um/h, যা 150 মিমি এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির হারের চেয়ে সামান্য কম। এর কারণ হল যখন সিলিকন উৎস এবং কার্বন উৎস বিক্রিয়া চেম্বারের উজান থেকে ওয়েফার পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয় এবং ২০০ মিমি ওয়েফার এলাকা ১৫০ মিমি থেকে বড় হয়, তখন পথে স্পষ্ট ক্ষতি হয়। ২০০ মিমি ওয়েফারের পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে গ্যাস দীর্ঘ দূরত্বের জন্য প্রবাহিত হয় এবং পথে ব্যবহৃত উৎস গ্যাস বেশি হয়। ওয়েফারটি ঘূর্ণায়মান থাকা অবস্থায়, এপিট্যাক্সিয়াল স্তরের সামগ্রিক পুরুত্ব পাতলা হয়, তাই বৃদ্ধির হার ধীর হয়। সামগ্রিকভাবে, ১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের পুরুত্বের অভিন্নতা চমৎকার, এবং সরঞ্জামগুলির প্রক্রিয়া ক্ষমতা উচ্চ-মানের ডিভাইসের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে।
২.২ এপিট্যাক্সিয়াল স্তরের ডোপিং ঘনত্ব এবং অভিন্নতা
চিত্র ৪-এ ১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা এবং বক্র বন্টন দেখানো হয়েছেSiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার। চিত্র থেকে দেখা যাচ্ছে, এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের ঘনত্ব বন্টন বক্ররেখা ওয়েফারের কেন্দ্রের সাপেক্ষে স্পষ্ট প্রতিসাম্যতা রয়েছে। ১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি এপিট্যাক্সিয়াল স্তরগুলির ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা যথাক্রমে ২.৮০% এবং ২.৬৬%, যা ৩% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা অনুরূপ আন্তর্জাতিক সরঞ্জামের জন্য একটি চমৎকার স্তর। এপিট্যাক্সিয়াল স্তরের ডোপিং ঘনত্ব বক্ররেখা ব্যাসের দিক বরাবর "W" আকারে বিতরণ করা হয়, যা মূলত অনুভূমিক গরম প্রাচীর এপিট্যাক্সিয়াল চুল্লির প্রবাহ ক্ষেত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়, কারণ অনুভূমিক বায়ুপ্রবাহ এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি চুল্লির বায়ুপ্রবাহের দিকটি বায়ু প্রবেশ প্রান্ত (উপরের দিকে) থেকে এবং ওয়েফার পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে একটি ল্যামিনার পদ্ধতিতে নিম্ন প্রবাহ প্রান্ত থেকে প্রবাহিত হয়; কারণ কার্বন উৎসের "পথে-পথে হ্রাস" হার (C2H4) সিলিকন উৎসের (TCS) তুলনায় বেশি, যখন ওয়েফারটি ঘোরায়, তখন ওয়েফার পৃষ্ঠের প্রকৃত C/Si ধীরে ধীরে প্রান্ত থেকে কেন্দ্রে হ্রাস পায় (কেন্দ্রে কার্বন উৎস কম), C এবং N এর "প্রতিযোগিতামূলক অবস্থান তত্ত্ব" অনুসারে, ওয়েফারের কেন্দ্রে ডোপিং ঘনত্ব ধীরে ধীরে প্রান্তের দিকে হ্রাস পায়, চমৎকার ঘনত্বের অভিন্নতা অর্জনের জন্য, কেন্দ্র থেকে প্রান্তে ডোপিং ঘনত্বের হ্রাস ধীর করার জন্য এপিট্যাক্সিয়াল প্রক্রিয়া চলাকালীন প্রান্ত N2 ক্ষতিপূরণ হিসাবে যোগ করা হয়, যাতে চূড়ান্ত ডোপিং ঘনত্ব বক্ররেখা একটি "W" আকৃতি উপস্থাপন করে।
২.৩ এপিট্যাক্সিয়াল স্তর ত্রুটি
পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্ব ছাড়াও, এপিট্যাক্সিয়াল স্তর ত্রুটি নিয়ন্ত্রণের স্তরও এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমান পরিমাপের জন্য একটি মূল পরামিতি এবং এপিট্যাক্সিয়াল সরঞ্জামের প্রক্রিয়া ক্ষমতার একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক। যদিও SBD এবং MOSFET-এর ত্রুটির জন্য বিভিন্ন প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, তবুও ড্রপ ত্রুটি, ত্রিভুজ ত্রুটি, গাজরের ত্রুটি, ধূমকেতু ত্রুটি ইত্যাদির মতো আরও স্পষ্ট পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা ত্রুটিগুলিকে SBD এবং MOSFET ডিভাইসের হত্যাকারী ত্রুটি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। এই ত্রুটিগুলি ধারণকারী চিপগুলির ব্যর্থতার সম্ভাবনা বেশি, তাই চিপের ফলন উন্নত করতে এবং খরচ কমাতে হত্যাকারী ত্রুটির সংখ্যা নিয়ন্ত্রণ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। চিত্র 5 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের হত্যাকারী ত্রুটির বন্টন দেখায়। C/Si অনুপাতের কোনও স্পষ্ট ভারসাম্যহীনতা না থাকলে, গাজরের ত্রুটি এবং ধূমকেতু ত্রুটিগুলি মূলত দূর করা যেতে পারে, যখন ড্রপ ত্রুটি এবং ত্রিভুজ ত্রুটিগুলি এপিট্যাক্সিয়াল সরঞ্জাম পরিচালনার সময় পরিষ্কার-পরিচ্ছন্নতা নিয়ন্ত্রণ, প্রতিক্রিয়া চেম্বারে গ্রাফাইট অংশগুলির অপরিষ্কারতা স্তর এবং স্তরের মানের সাথে সম্পর্কিত। সারণি ২ থেকে দেখা যাচ্ছে যে ১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের হত্যাকারী ত্রুটি ঘনত্ব ০.৩ কণা/সেমি২ এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা একই ধরণের সরঞ্জামের জন্য একটি চমৎকার স্তর। ১৫০ মিমি এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের মারাত্মক ত্রুটি ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ স্তর ২০০ মিমি এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের চেয়ে ভালো। এর কারণ হল ১৫০ মিমি সাবস্ট্রেট প্রস্তুতি প্রক্রিয়া ২০০ মিমি এর চেয়ে বেশি পরিপক্ক, সাবস্ট্রেটের মান ভালো এবং ১৫০ মিমি গ্রাফাইট বিক্রিয়া চেম্বারের অপবিত্রতা নিয়ন্ত্রণ স্তর ভালো।
২.৪ এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার পৃষ্ঠের রুক্ষতা
চিত্র ৬-এ ১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের পৃষ্ঠের AFM চিত্র দেখানো হয়েছে। চিত্র থেকে দেখা যাচ্ছে যে ১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের পৃষ্ঠমূলের গড় বর্গাকার রুক্ষতা Ra যথাক্রমে ০.১২৯ এনএম এবং ০.১১৩ এনএম, এবং এপিট্যাক্সিয়াল স্তরের পৃষ্ঠটি স্পষ্ট ম্যাক্রো-স্টেপ অ্যাগ্রিগেশন ঘটনা ছাড়াই মসৃণ। এই ঘটনাটি দেখায় যে এপিট্যাক্সিয়াল স্তরের বৃদ্ধি সর্বদা পুরো এপিট্যাক্সিয়াল প্রক্রিয়া চলাকালীন ধাপে ধাপে বৃদ্ধির মোড বজায় রাখে এবং কোনও ধাপে একত্রিত হয় না। এটি দেখা যায় যে অপ্টিমাইজড এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রক্রিয়া ব্যবহার করে, ১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি লো-এঙ্গেল সাবস্ট্রেটগুলিতে মসৃণ এপিট্যাক্সিয়াল স্তরগুলি পাওয়া যেতে পারে।
৩ উপসংহার
১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি ৪এইচ-এসআইসি সমজাতীয় এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারগুলি স্ব-উন্নত ২০০ মিমি সিআইসি এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি সরঞ্জাম ব্যবহার করে গার্হস্থ্য স্তরগুলিতে সফলভাবে প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং ১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি এর জন্য উপযুক্ত সমজাতীয় এপিট্যাক্সিয়াল প্রক্রিয়া তৈরি করা হয়েছিল। এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার ৬০ মাইক্রোমিটার/ঘন্টার বেশি হতে পারে। উচ্চ-গতির এপিট্যাক্সির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করার সময়, এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমান চমৎকার। ১৫০ মিমি এবং ২০০ মিমি সিআইসি এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারগুলির পুরুত্বের অভিন্নতা ১.৫% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, ঘনত্বের অভিন্নতা ৩% এর কম, মারাত্মক ত্রুটির ঘনত্ব ০.৩ কণা/সেমি২ এর কম এবং এপিট্যাক্সিয়াল পৃষ্ঠের রুক্ষতা মূলের গড় বর্গ Ra ০.১৫ এনএম এর কম। এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারগুলির মূল প্রক্রিয়া সূচকগুলি শিল্পে উন্নত স্তরে রয়েছে।
উৎস: ইলেকট্রনিক শিল্প বিশেষ সরঞ্জাম
লেখক: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(৪৮তম গবেষণা ইনস্টিটিউট অফ চায়না ইলেকট্রনিক্স টেকনোলজি গ্রুপ কর্পোরেশন, চাংশা, হুনান ৪১০১১১)
পোস্টের সময়: সেপ্টেম্বর-০৪-২০২৪