2 Canlyniadau arbrofol a thrafodaeth
2.1Haen epitacsialtrwch ac unffurfiaeth
Mae trwch yr haen epitacsial, crynodiad dopio ac unffurfiaeth yn un o'r dangosyddion craidd ar gyfer barnu ansawdd wafferi epitacsial. Mae trwch y gellir ei reoli'n gywir, crynodiad dopio ac unffurfiaeth o fewn y waffer yn allweddol i sicrhau perfformiad a chysondebDyfeisiau pŵer SiC, ac mae trwch yr haen epitacsial ac unffurfiaeth crynodiad dopio hefyd yn seiliau pwysig ar gyfer mesur gallu proses offer epitacsial.
Mae Ffigur 3 yn dangos cromlin unffurfiaeth a dosbarthiad trwch 150 mm a 200 mmWafferi epitacsial SiCGellir gweld o'r ffigur bod cromlin dosbarthiad trwch yr haen epitacsial yn gymesur o amgylch canolbwynt y wafer. Yr amser prosesu epitacsial yw 600 eiliad, trwch cyfartalog yr haen epitacsial ar gyfer y wafer epitacsial 150mm yw 10.89 um, ac mae'r unffurfiaeth trwch yn 1.05%. Drwy gyfrifo, mae'r gyfradd twf epitacsial yn 65.3 um/awr, sy'n lefel proses epitacsial cyflym nodweddiadol. O dan yr un amser prosesu epitacsial, mae trwch yr haen epitacsial ar gyfer y wafer epitacsial 200 mm yn 10.10 um, mae'r unffurfiaeth trwch o fewn 1.36%, a'r gyfradd twf gyffredinol yw 60.60 um/awr, sydd ychydig yn is na'r gyfradd twf epitacsial 150 mm. Mae hyn oherwydd bod colled amlwg ar hyd y ffordd pan fydd y ffynhonnell silicon a'r ffynhonnell garbon yn llifo o ochr i fyny'r siambr adwaith trwy wyneb y wafer i ochr i lawr yr afon o'r siambr adwaith, ac mae arwynebedd y wafer 200 mm yn fwy na'r 150 mm. Mae'r nwy yn llifo trwy wyneb y wafer 200 mm am bellter hirach, ac mae'r nwy ffynhonnell a ddefnyddir ar hyd y ffordd yn fwy. O dan yr amod bod y wafer yn parhau i gylchdroi, mae trwch cyffredinol yr haen epitacsial yn deneuach, felly mae'r gyfradd twf yn arafach. At ei gilydd, mae unffurfiaeth trwch wafers epitacsial 150 mm a 200 mm yn rhagorol, a gall gallu prosesu'r offer fodloni gofynion dyfeisiau o ansawdd uchel.
2.2 Crynodiad a gwastadedd dopio haen epitacsial
Mae Ffigur 4 yn dangos unffurfiaeth crynodiad dopio a dosbarthiad cromlin 150 mm a 200 mmWafferi epitacsial SiCFel y gwelir o'r ffigur, mae gan y gromlin dosbarthiad crynodiad ar y wafer epitacsial gymesuredd amlwg o'i gymharu â chanol y wafer. Mae unffurfiaeth crynodiad dopio'r haenau epitacsial 150 mm a 200 mm yn 2.80% a 2.66% yn y drefn honno, y gellir ei reoli o fewn 3%, sy'n lefel ardderchog ar gyfer offer rhyngwladol tebyg. Mae cromlin crynodiad dopio'r haen epitacsial wedi'i dosbarthu mewn siâp "W" ar hyd cyfeiriad y diamedr, a bennir yn bennaf gan faes llif y ffwrnais epitacsial wal boeth lorweddol, oherwydd bod cyfeiriad llif aer y ffwrnais twf epitacsial llif aer lorweddol o ben y fewnfa aer (i fyny'r afon) ac yn llifo allan o'r pen i lawr yr afon mewn modd laminar trwy wyneb y wafer; oherwydd bod cyfradd "disbyddu ar hyd y ffordd" y ffynhonnell garbon (C2H4) yn uwch na chyfradd y ffynhonnell silicon (TCS), pan fydd y wafer yn cylchdroi, mae'r C/Si gwirioneddol ar wyneb y wafer yn lleihau'n raddol o'r ymyl i'r canol (mae'r ffynhonnell garbon yn y canol yn llai), yn ôl "damcaniaeth safle cystadleuol" C ac N, mae crynodiad y dopio yng nghanol y wafer yn lleihau'n raddol tuag at yr ymyl, er mwyn cael unffurfiaeth crynodiad rhagorol, ychwanegir yr ymyl N2 fel iawndal yn ystod y broses epitacsial i arafu'r gostyngiad mewn crynodiad dopio o'r canol i'r ymyl, fel bod y gromlin crynodiad dopio terfynol yn cyflwyno siâp "W".
2.3 Diffygion haen epitacsial
Yn ogystal â thrwch a chrynodiad dopio, mae lefel rheoli diffygion haen epitacsial hefyd yn baramedr craidd ar gyfer mesur ansawdd wafferi epitacsial ac yn ddangosydd pwysig o allu prosesu offer epitacsial. Er bod gan SBD a MOSFET ofynion gwahanol ar gyfer diffygion, diffinnir y diffygion morffoleg arwyneb mwy amlwg fel diffygion gollwng, diffygion triongl, diffygion moron, diffygion comed, ac ati fel diffygion lladdwr dyfeisiau SBD a MOSFET. Mae tebygolrwydd methiant sglodion sy'n cynnwys y diffygion hyn yn uchel, felly mae rheoli nifer y diffygion lladdwr yn hynod bwysig ar gyfer gwella cynnyrch sglodion a lleihau costau. Mae Ffigur 5 yn dangos dosbarthiad diffygion lladdwr wafferi epitacsial SiC 150 mm a 200 mm. O dan yr amod nad oes anghydbwysedd amlwg yn y gymhareb C/Si, gellir dileu diffygion moron a diffygion comed yn y bôn, tra bod diffygion gollwng a diffygion triongl yn gysylltiedig â rheoli glendid yn ystod gweithrediad offer epitacsial, lefel amhuredd rhannau graffit yn y siambr adwaith, ac ansawdd y swbstrad. O Dabl 2, gellir gweld y gellir rheoli dwysedd diffygion lladdwr wafferi epitacsial 150 mm a 200 mm o fewn 0.3 gronyn/cm2, sy'n lefel ardderchog ar gyfer yr un math o offer. Mae lefel rheoli dwysedd diffygion angheuol waffer epitacsial 150 mm yn well na lefel waffer epitacsial 200 mm. Mae hyn oherwydd bod proses paratoi swbstrad 150 mm yn fwy aeddfed na phroses 200 mm, mae ansawdd y swbstrad yn well, ac mae lefel rheoli amhuredd siambr adwaith graffit 150 mm yn well.
2.4 Garwedd wyneb wafer epitacsial
Mae Ffigur 6 yn dangos delweddau AFM o wyneb waferi epitacsial SiC 150 mm a 200 mm. Gellir gweld o'r ffigur bod garwedd gwreiddyn cymedr sgwâr arwyneb Ra waferi epitacsial 150 mm a 200 mm yn 0.129 nm a 0.113 nm yn y drefn honno, ac mae wyneb yr haen epitacsial yn llyfn heb ffenomen agregu macro-gam amlwg. Mae'r ffenomen hon yn dangos bod twf yr haen epitacsial bob amser yn cynnal y modd twf llif cam yn ystod y broses epitacsial gyfan, ac nad oes unrhyw agregu cam yn digwydd. Gellir gweld, trwy ddefnyddio'r broses twf epitacsial wedi'i optimeiddio, y gellir cael haenau epitacsial llyfn ar swbstradau ongl isel 150 mm a 200 mm.
3 Casgliad
Paratowyd y waferi epitacsial homogenaidd 4H-SiC 150 mm a 200 mm yn llwyddiannus ar swbstradau domestig gan ddefnyddio'r offer twf epitacsial SiC 200 mm a ddatblygwyd gennym ni ein hunain, a datblygwyd y broses epitacsial homogenaidd sy'n addas ar gyfer 150 mm a 200 mm. Gall y gyfradd twf epitacsial fod yn fwy na 60 μm/awr. Er ei bod yn bodloni'r gofyniad epitacsi cyflymder uchel, mae ansawdd y wafer epitacsial yn rhagorol. Gellir rheoli unffurfiaeth trwch y waferi epitacsial SiC 150 mm a 200 mm o fewn 1.5%, mae'r unffurfiaeth crynodiad yn llai na 3%, mae'r dwysedd diffyg angheuol yn llai na 0.3 gronyn/cm2, ac mae garwedd arwyneb epitacsial gwreiddyn cymedrig sgwâr Ra yn llai na 0.15 nm. Mae dangosyddion proses craidd y waferi epitacsial ar y lefel uwch yn y diwydiant.
Ffynhonnell: Offer Arbennig y Diwydiant Electronig
Awdur: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48fed Sefydliad Ymchwil Corfforaeth Grŵp Technoleg Electroneg Tsieina, Changsha, Hunan 410111)
Amser postio: Medi-04-2024