2 Risultati sperimentali è discussione
2.1Stratu epitassialespessore è uniformità
U spessore di u stratu epitassiale, a cuncentrazione di doping è l'uniformità sò unu di l'indicatori principali per ghjudicà a qualità di e cialde epitassiali. U spessore cuntrullatu cù precisione, a cuncentrazione di doping è l'uniformità in a cialda sò a chjave per assicurà e prestazioni è a cunsistenza diDispositivi di putenza SiC, è u spessore di u stratu epitassiale è l'uniformità di a concentrazione di doping sò ancu basi impurtanti per misurà a capacità di prucessu di l'attrezzatura epitassiale.
A figura 3 mostra a curva di uniformità è distribuzione di u spessore di 150 mm è 200 mmWafer epitassiali di SiCSi pò vede da a figura chì a curva di distribuzione di u spessore di u stratu epitassiale hè simmetrica intornu à u puntu cintrale di a cialda. U tempu di prucessu epitassiale hè di 600 s, u spessore mediu di u stratu epitassiale di a cialda epitassiale di 150 mm hè di 10,89 um, è l'uniformità di u spessore hè di 1,05%. Per calculu, a velocità di crescita epitassiale hè di 65,3 um/h, chì hè un livellu tipicu di prucessu epitassiale veloce. Sottu à u listessu tempu di prucessu epitassiale, u spessore di u stratu epitassiale di a cialda epitassiale di 200 mm hè di 10,10 um, l'uniformità di u spessore hè in 1,36%, è a velocità di crescita generale hè di 60,60 um/h, chì hè ligeramente inferiore à a velocità di crescita epitassiale di 150 mm. Questu hè perchè ci hè una perdita evidente longu à a strada quandu a fonte di siliciu è a fonte di carbone scorrenu da a monte di a camera di reazione attraversu a superficia di a cialda à a valle di a camera di reazione, è l'area di a cialda di 200 mm hè più grande di quella di 150 mm. U gas scorre attraversu a superficia di a cialda di 200 mm per una distanza più longa, è u gas di fonte cunsumatu longu à a strada hè più grande. Sottu a cundizione chì a cialda cuntinueghja à girà, u spessore generale di u stratu epitassiale hè più finu, dunque a velocità di crescita hè più lenta. In generale, l'uniformità di u spessore di e cialde epitassiali di 150 mm è 200 mm hè eccellente, è a capacità di prucessu di l'equipaggiu pò risponde à i requisiti di dispositivi di alta qualità.
2.2 Cuncentrazione è uniformità di u doping di u stratu epitaxiale
A figura 4 mostra l'uniformità di a cuncentrazione di doping è a distribuzione di a curva di 150 mm è 200 mm.Wafer epitassiali di SiCCum'è si pò vede da a figura, a curva di distribuzione di a cuncentrazione nantu à a cialda epitassiale hà una simmetria evidente in relazione à u centru di a cialda. L'uniformità di a cuncentrazione di doping di i strati epitassiali di 150 mm è 200 mm hè rispettivamente di 2,80% è 2,66%, chì pò esse cuntrullata in 3%, chì hè un livellu eccellente per apparecchiature internaziunali simili. A curva di cuncentrazione di doping di u stratu epitassiale hè distribuita in forma di "W" longu a direzzione di u diametru, chì hè principalmente determinata da u campu di flussu di u fornu epitassiale à parete calda orizzontale, perchè a direzzione di u flussu d'aria di u fornu di crescita epitassiale à flussu d'aria orizzontale vene da l'estremità d'entrata d'aria (a monte) è scorre fora da l'estremità a valle in modu laminare attraversu a superficia di a cialda; Perchè u tassu di "deplezione in u percorsu" di a fonte di carbone (C2H4) hè più altu ch'è quellu di a fonte di siliciu (TCS), quandu a cialda gira, u C/Si attuale nantu à a superficia di a cialda diminuisce gradualmente da u bordu à u centru (a fonte di carbone in u centru hè menu), secondu a "teoria di a pusizione cumpetitiva" di C è N, a cuncentrazione di doping in u centru di a cialda diminuisce gradualmente versu u bordu, per ottene una eccellente uniformità di cuncentrazione, u bordu N2 hè aghjuntu cum'è compensazione durante u prucessu epitaxiale per rallentà a diminuzione di a cuncentrazione di doping da u centru à u bordu, in modu chì a curva di cuncentrazione di doping finale presenti una forma di "W".
2.3 Difetti di u stratu epitassiale
In più di u spessore è di a cuncentrazione di doping, u livellu di cuntrollu di i difetti di u stratu epitassiale hè ancu un parametru core per misurà a qualità di i wafer epitassiali è un indicatore impurtante di a capacità di prucessu di l'equipaggiu epitassiale. Ancu s'è SBD è MOSFET anu esigenze diverse per i difetti, i difetti di morfologia superficiale più evidenti cum'è difetti di goccia, difetti triangulari, difetti di carota, difetti di cometa, ecc. sò definiti cum'è difetti killer di i dispositivi SBD è MOSFET. A probabilità di fallimentu di i chip chì cuntenenu questi difetti hè alta, dunque u cuntrollu di u numeru di difetti killer hè estremamente impurtante per migliurà u rendimentu di i chip è riduce i costi. A Figura 5 mostra a distribuzione di i difetti killer di wafer epitassiali di SiC di 150 mm è 200 mm. Sottu a cundizione chì ùn ci sia micca un squilibriu evidente in u rapportu C/Si, i difetti di carota è i difetti di cometa ponu esse basicamente eliminati, mentre chì i difetti di goccia è i difetti triangulari sò ligati à u cuntrollu di a pulizia durante u funziunamentu di l'equipaggiu epitassiale, u livellu di impurità di e parti di grafite in a camera di reazione è a qualità di u substratu. Da a Tavula 2, si pò vede chì a densità di difetti fatali di wafer epitassiali di 150 mm è 200 mm pò esse cuntrullata in 0,3 particelle/cm2, chì hè un livellu eccellente per u listessu tipu d'equipaggiu. U livellu di cuntrollu di a densità di difetti fatali di wafer epitassiali di 150 mm hè megliu cà quellu di wafer epitassiali di 200 mm. Questu hè perchè u prucessu di preparazione di u substratu di 150 mm hè più maturu chè quellu di 200 mm, a qualità di u substratu hè megliu, è u livellu di cuntrollu di l'impurità di a camera di reazione di grafite di 150 mm hè megliu.
2.4 Rugosità di a superficia di a cialda epitassiale
A figura 6 mostra l'imagine AFM di a superficia di wafer epitassiali di SiC di 150 mm è 200 mm. Si pò vede da a figura chì a rugosità quadratica media di a superficia Ra di wafer epitassiali di 150 mm è 200 mm hè rispettivamente di 0,129 nm è 0,113 nm, è a superficia di u stratu epitassiale hè liscia senza un fenomenu evidente di aggregazione à macro-passi. Stu fenomenu mostra chì a crescita di u stratu epitassiale mantene sempre a modalità di crescita di u flussu à passi durante tuttu u prucessu epitassiale, è ùn si verifica alcuna aggregazione à passi. Si pò vede chì aduprendu u prucessu di crescita epitassiale ottimizatu, si ponu ottene strati epitassiali lisci nantu à substrati à bassu angulu di 150 mm è 200 mm.
3 Cunclusione
I wafer epitassiali omogenei 4H-SiC di 150 mm è 200 mm sò stati preparati cù successu nantu à substrati domestichi utilizendu l'equipaggiu di crescita epitassiale di SiC di 200 mm sviluppatu da l'impresa, è hè statu sviluppatu u prucessu epitassiale omogeneu adattatu per 150 mm è 200 mm. A velocità di crescita epitassiale pò esse superiore à 60 μm/h. Pur rispondendu à i requisiti di epitassià à alta velocità, a qualità di u wafer epitassiale hè eccellente. L'uniformità di u spessore di i wafer epitassiali di SiC di 150 mm è 200 mm pò esse cuntrullata in 1,5%, l'uniformità di a concentrazione hè inferiore à u 3%, a densità di difetti fatali hè inferiore à 0,3 particelle/cm2, è a rugosità superficiale epitassiale Ra hè inferiore à 0,15 nm. L'indicatori di prucessu principali di i wafer epitassiali sò à u livellu avanzatu in l'industria.
Fonte: Attrezzatura Speciale di l'Industria Elettronica
Autore: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48esimu Istitutu di Ricerca di a Corporazione di u Gruppu di Tecnulugia Elettronica Cinese, Changsha, Hunan 410111)
Data di publicazione: 04 di settembre di u 2024