2 Mga resulta sa eksperimento ug diskusyon
2.1Epitaxial nga lut-odgibag-on ug pagkaparehas
Ang gibag-on sa epitaxial layer, konsentrasyon sa doping ug pagkaparehas niini usa sa mga kinauyokan nga timailhan sa paghukom sa kalidad sa mga epitaxial wafer. Ang tukma nga makontrol nga gibag-on, konsentrasyon sa doping ug pagkaparehas niini sulod sa wafer mao ang yawe sa pagsiguro sa performance ug consistency saMga aparato sa kuryente nga SiC, ug ang gibag-on sa epitaxial layer ug ang pagkaparehas sa konsentrasyon sa doping importante usab nga mga basehan sa pagsukod sa kapabilidad sa proseso sa mga kagamitan sa epitaxial.
Ang Figure 3 nagpakita sa kurba sa pagkaparehas sa gibag-on ug distribusyon sa 150 mm ug 200 mmMga wafer nga epitaxial sa SiCMakita gikan sa hulagway nga ang kurba sa distribusyon sa gibag-on sa epitaxial layer simetriko sa palibot sa sentro nga punto sa wafer. Ang oras sa proseso sa epitaxial kay 600s, ang aberids nga gibag-on sa epitaxial layer sa 150mm epitaxial wafer kay 10.89 um, ug ang pagkaparehas sa gibag-on kay 1.05%. Pinaagi sa kalkulasyon, ang epitaxial growth rate kay 65.3 um/h, nga usa ka tipikal nga paspas nga lebel sa proseso sa epitaxial. Ubos sa parehas nga oras sa proseso sa epitaxial, ang gibag-on sa epitaxial layer sa 200 mm epitaxial wafer kay 10.10 um, ang pagkaparehas sa gibag-on naa sa sulod sa 1.36%, ug ang kinatibuk-ang rate sa pagtubo kay 60.60 um/h, nga gamay nga mas ubos kaysa sa 150 mm epitaxial growth rate. Kini tungod kay adunay klaro nga pagkawala sa proseso kung ang tinubdan sa silicon ug tinubdan sa carbon moagos gikan sa ibabaw sa reaction chamber agi sa nawong sa wafer ngadto sa ubos sa reaction chamber, ug ang 200 mm nga wafer area mas dako kay sa 150 mm. Ang gas moagos agi sa nawong sa 200 mm nga wafer sa mas layo nga distansya, ug ang tinubdan sa gas nga makonsumo sa proseso mas daghan. Ubos sa kondisyon nga ang wafer magpadayon sa pagtuyok, ang kinatibuk-ang gibag-on sa epitaxial layer mas nipis, busa ang rate sa pagtubo mas hinay. Sa kinatibuk-an, ang pagkaparehas sa gibag-on sa 150 mm ug 200 mm nga epitaxial wafer maayo kaayo, ug ang kapasidad sa proseso sa kagamitan makatubag sa mga kinahanglanon sa mga dekalidad nga aparato.
2.2 Konsentrasyon ug pagkaparehas sa doping sa epitaxial layer
Ang Figure 4 nagpakita sa pagkaparehas sa konsentrasyon sa doping ug kurba nga distribusyon sa 150 mm ug 200 mmMga wafer nga epitaxial sa SiC. Sama sa makita sa hulagway, ang kurba sa distribusyon sa konsentrasyon sa epitaxial wafer adunay klaro nga simetriya kalabot sa sentro sa wafer. Ang pagkaparehas sa konsentrasyon sa doping sa 150 mm ug 200 mm nga mga epitaxial layer kay 2.80% ug 2.66% matag usa, nga makontrol sulod sa 3%, nga usa ka maayo kaayo nga lebel alang sa susamang internasyonal nga kagamitan. Ang kurba sa konsentrasyon sa doping sa epitaxial layer giapod-apod sa porma nga "W" subay sa direksyon sa diametro, nga panguna nga gitino sa natad sa pag-agos sa pinahigda nga init nga dingding nga epitaxial furnace, tungod kay ang direksyon sa pag-agos sa hangin sa pinahigda nga pag-agos sa hangin nga epitaxial growth furnace gikan sa tumoy sa pagsulod sa hangin (pataas) ug moagos gikan sa ubos nga tumoy sa usa ka laminar nga paagi agi sa nawong sa wafer; Tungod kay ang "along-the-way depletion" rate sa carbon source (C2H4) mas taas kay sa silicon source (TCS), kung ang wafer mo-rotate, ang aktuwal nga C/Si sa wafer surface hinay-hinay nga mokunhod gikan sa ngilit ngadto sa sentro (ang carbon source sa sentro mas gamay), sumala sa "competitive position theory" sa C ug N, ang doping concentration sa sentro sa wafer hinay-hinay nga mokunhod padulong sa ngilit, aron makakuha og maayo kaayong concentration uniformity, ang ngilit N2 gidugang isip compensation atol sa epitaxial process aron mapahinay ang pagkunhod sa doping concentration gikan sa sentro ngadto sa ngilit, aron ang final doping concentration curve magpakita og "W" nga porma.
2.3 Mga depekto sa epitaxial layer
Gawas sa gibag-on ug konsentrasyon sa doping, ang lebel sa pagkontrol sa depekto sa epitaxial layer usa usab ka kinauyokan nga parameter alang sa pagsukod sa kalidad sa mga epitaxial wafer ug usa ka hinungdanon nga timailhan sa kapabilidad sa proseso sa mga kagamitan sa epitaxial. Bisan kung ang SBD ug MOSFET adunay lainlaing mga kinahanglanon alang sa mga depekto, ang mas klaro nga mga depekto sa morphology sa nawong sama sa mga depekto sa drop, mga depekto sa triangle, mga depekto sa carrot, mga depekto sa comet, ug uban pa gihubit nga mga depekto sa killer sa mga aparato sa SBD ug MOSFET. Taas ang posibilidad sa pagkapakyas sa mga chips nga adunay kini nga mga depekto, busa ang pagkontrol sa gidaghanon sa mga depekto sa killer hinungdanon kaayo alang sa pagpaayo sa ani sa chip ug pagkunhod sa mga gasto. Gipakita sa Figure 5 ang pag-apod-apod sa mga depekto sa killer sa 150 mm ug 200 mm SiC epitaxial wafer. Ubos sa kondisyon nga walay klaro nga dili balanse sa ratio sa C/Si, ang mga depekto sa carrot ug mga depekto sa comet mahimong matangtang, samtang ang mga depekto sa drop ug mga depekto sa triangle adunay kalabotan sa pagkontrol sa kalimpyo sa panahon sa operasyon sa kagamitan sa epitaxial, ang lebel sa kahugawan sa mga bahin sa graphite sa reaction chamber, ug ang kalidad sa substrate. Gikan sa Talaan 2, makita nga ang killer defect density sa 150 mm ug 200 mm epitaxial wafers makontrolar sulod sa 0.3 particles/cm2, nga usa ka maayo kaayong lebel para sa samang klase sa kagamitan. Ang fatal defect density control level sa 150 mm epitaxial wafer mas maayo kay sa 200 mm epitaxial wafer. Kini tungod kay ang proseso sa pag-andam sa substrate sa 150 mm mas hamtong kay sa 200 mm, mas maayo ang kalidad sa substrate, ug mas maayo ang impurity control level sa 150 mm graphite reaction chamber.
2.4 Kagaspang sa nawong sa epitaxial wafer
Ang Figure 6 nagpakita sa mga imahe sa AFM sa nawong sa 150 mm ug 200 mm SiC epitaxial wafers. Makita gikan sa figure nga ang surface root mean square roughness Ra sa 150 mm ug 200 mm epitaxial wafers kay 0.129 nm ug 0.113 nm matag usa, ug ang nawong sa epitaxial layer hamis nga walay klaro nga macro-step aggregation phenomenon. Kini nga phenomenon nagpakita nga ang pagtubo sa epitaxial layer kanunay nga nagmintinar sa step flow growth mode sa tibuok epitaxial process, ug walay step aggregation nga mahitabo. Makita nga pinaagi sa paggamit sa optimized epitaxial growth process, ang hamis nga epitaxial layers makuha sa 150 mm ug 200 mm low-angle substrates.
3 Konklusyon
Ang 150 mm ug 200 mm 4H-SiC homogeneous epitaxial wafers malampusong giandam sa mga domestic substrates gamit ang self-developed 200 mm SiC epitaxial growth equipment, ug ang homogenous epitaxial process nga angay sa 150 mm ug 200 mm ang naugmad. Ang epitaxial growth rate mahimong mas dako pa sa 60 μm/h. Samtang nakab-ot ang high-speed epitaxy requirement, ang kalidad sa epitaxial wafer maayo kaayo. Ang thickness uniformity sa 150 mm ug 200 mm SiC epitaxial wafers makontrol sulod sa 1.5%, ang concentration uniformity ubos sa 3%, ang fatal defect density ubos sa 0.3 particles/cm2, ug ang epitaxial surface roughness root mean square Ra ubos sa 0.15 nm. Ang core process indicators sa epitaxial wafers naa sa abansado nga lebel sa industriya.
Tinubdan: Espesyal nga Kagamitan sa Industriya sa Elektronik
Awtor: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(Ika-48 nga Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Changsha, Hunan 410111)
Oras sa pag-post: Sep-04-2024