2 Eksperimintele resultaten en diskusje
2.1Epitaksiale laachdikte en uniformiteit
De dikte fan 'e epitaksiale laach, dopingkonsintraasje en uniformiteit binne ien fan 'e kearnindikatoaren foar it beoardieljen fan 'e kwaliteit fan epitaksiale wafers. Krekt kontrolearbere dikte, dopingkonsintraasje en uniformiteit binnen de wafer binne de kaai foar it garandearjen fan 'e prestaasjes en konsistinsje fanSiC-stroomapparaten, en de dikte fan 'e epitaksiale laach en de uniformiteit fan 'e dopingkonsintraasje binne ek wichtige basis foar it mjitten fan 'e proseskapasiteit fan epitaksiale apparatuer.
Figuer 3 lit de dikte-uniformiteit en ferdielingskurve sjen fan 150 mm en 200 mmSiC epitaksiale wafers. Ut de figuer kin sjoen wurde dat de ferdielingskromme fan 'e epitaksiale laachdikte symmetrysk is om it sintrumpunt fan 'e wafer. De epitaksiale prosestiid is 600s, de gemiddelde epitaksiale laachdikte fan 'e 150mm epitaksiale wafer is 10.89 um, en de dikte-uniformiteit is 1.05%. Neffens berekkening is de epitaksiale groeisnelheid 65.3 um/o, wat in typysk rap epitaksiale prosesnivo is. Under deselde epitaksiale prosestiid is de epitaksiale laachdikte fan 'e 200 mm epitaksiale wafer 10.10 um, de dikte-uniformiteit leit binnen 1.36%, en de totale groeisnelheid is 60.60 um/o, wat wat leger is as de 150 mm epitaksiale groeisnelheid. Dit komt om't der dúdlik ferlies is ûnderweis as de silisiumboarne en koalstofboarne fan 'e stroomopwaartse kant fan 'e reaksjekeamer troch it waferoerflak nei de stroomafwaartse kant fan 'e reaksjekeamer streame, en it wafergebiet fan 200 mm grutter is as de 150 mm. It gas streamt oer in langere ôfstân troch it oerflak fan 'e 200 mm wafer, en it boarnegas dat ûnderweis konsumearre wurdt, is mear. Under de betingst dat de wafer bliuwt draaien, is de totale dikte fan 'e epitaksiale laach tinner, sadat de groeisnelheid stadiger is. Oer it algemien is de dikte-uniformiteit fan epitaksiale wafers fan 150 mm en 200 mm poerbêst, en de proseskapasiteit fan 'e apparatuer kin foldwaan oan 'e easken fan apparaten fan hege kwaliteit.
2.2 Dopingkonsintraasje en uniformiteit fan 'e epitaksiale laach
Figuer 4 lit de dopingkonsintraasje-uniformiteit en krommeferdieling fan 150 mm en 200 mm sjenSiC epitaksiale wafersLykas te sjen is yn 'e figuer, hat de konsintraasjeferdielingskurve op 'e epitaksiale wafer dúdlike symmetry relatyf oan it sintrum fan 'e wafer. De dopingkonsintraasjeuniformiteit fan 'e epitaksiale lagen fan 150 mm en 200 mm is respektivelik 2,80% en 2,66%, wat binnen 3% kontroleare wurde kin, wat in poerbêst nivo is foar ferlykbere ynternasjonale apparatuer. De dopingkonsintraasjekurve fan 'e epitaksiale laach is ferdield yn in "W"-foarm lâns de diameterrjochting, dy't benammen bepaald wurdt troch it streamfjild fan 'e horizontale hjittewandige epitaksiale oven, om't de loftstreamrjochting fan 'e horizontale loftstream epitaksiale groeioven fan 'e loftynlaatein (streamopwaarts) is en fan 'e streamôfwertsein laminêr troch it waferoerflak streamt; Omdat de "ûnderweis útputting"-snelheid fan 'e koalstofboarne (C2H4) heger is as dy fan 'e silisiumboarne (TCS), nimt de werklike C/Si op it waferoerflak stadichoan ôf as de wafer draait fan 'e râne nei it sintrum (de koalstofboarne yn it sintrum is minder), neffens de "kompetitive posysjeteory" fan C en N nimt de dopingkonsintraasje yn it sintrum fan 'e wafer stadichoan ôf nei de râne ta, om in poerbêste konsintraasjeuniformiteit te krijen, wurdt de râne N2 tafoege as kompensaasje tidens it epitaksiale proses om de ôfname yn dopingkonsintraasje fan it sintrum nei de râne te fertragen, sadat de definitive dopingkonsintraasjekromme in "W"-foarm hat.
2.3 Defekten yn 'e epitaksiale laach
Neist dikte en dopingkonsintraasje is it nivo fan epitaksiale laachdefektkontrôle ek in kearnparameter foar it mjitten fan 'e kwaliteit fan epitaksiale wafers en in wichtige yndikator fan 'e proseskapasiteit fan epitaksiale apparatuer. Hoewol SBD en MOSFET ferskillende easken hawwe foar defekten, wurde de mear dúdlike oerflakmorfologydefekten lykas dripdefekten, trijehoekdefekten, woarteldefekten, komeetdefekten, ensfh. definieare as killerdefekten fan SBD- en MOSFET-apparaten. De kâns op falen fan chips dy't dizze defekten befetsje is heech, dus it kontrolearjen fan it oantal killerdefekten is ekstreem wichtich foar it ferbetterjen fan de chipopbringst en it ferminderjen fan kosten. Figuer 5 toant de ferdieling fan killerdefekten fan 150 mm en 200 mm SiC epitaksiale wafers. Under de betingst dat der gjin dúdlike ûnbalâns is yn 'e C/Si-ferhâlding, kinne woarteldefekten en komeetdefekten yn prinsipe eliminearre wurde, wylst dripdefekten en trijehoekdefekten relatearre binne oan 'e skjinenskontrôle tidens de wurking fan epitaksiale apparatuer, it ûnreinheidsnivo fan grafytûnderdielen yn 'e reaksjekeamer, en de kwaliteit fan it substraat. Ut tabel 2 kin sjoen wurde dat de killer-defektdichtheid fan epitaksiale wafers fan 150 mm en 200 mm kontroleare wurde kin binnen 0,3 dieltsjes/cm2, wat in poerbêst nivo is foar itselde type apparatuer. It kontrôlenivo fan fatale defektdichtheid fan in epitaksiale wafer fan 150 mm is better as dat fan in epitaksiale wafer fan 200 mm. Dit komt om't it substraattariedingsproses fan 150 mm folwoeksener is as dat fan 200 mm, de substraatkwaliteit better is, en it ûnreinheidskontrôlenivo fan 'e grafytreaksjekeamer fan 150 mm better is.
2.4 Ruwheid fan it oerflak fan 'e epitaksiale wafer
Figuer 6 lit de AFM-ôfbyldings sjen fan it oerflak fan 150 mm en 200 mm SiC epitaksiale wafers. Ut de figuer kin sjoen wurde dat de oerflakwoartelgemiddelde kwadraatrûchheid Ra fan 150 mm en 200 mm epitaksiale wafers respektivelik 0,129 nm en 0,113 nm is, en it oerflak fan 'e epitaksiale laach is glêd sûnder dúdlik makro-stap-aggregaasjeferskynsel. Dit ferskynsel lit sjen dat de groei fan 'e epitaksiale laach altyd de stapstreamgroeimodus behâldt tidens it heule epitaksiale proses, en der komt gjin stap-aggregaasje foar. It kin sjoen wurde dat troch it brûken fan it optimalisearre epitaksiale groeiproses glêde epitaksiale lagen kinne wurde krigen op substraten mei lege hoeke fan 150 mm en 200 mm.
3 Konklúzje
De 150 mm en 200 mm 4H-SiC homogene epitaksiale wafers waarden mei súkses taret op húshâldlike substraten mei de sels ûntwikkele 200 mm SiC epitaksiale groeiapparatuer, en it homogene epitaksiale proses geskikt foar 150 mm en 200 mm waard ûntwikkele. De epitaksiale groeisnelheid kin grutter wêze as 60 μm/oere. Wylst oan de hege-snelheidsepitaksy-easken foldien wurdt, is de kwaliteit fan 'e epitaksiale wafer poerbêst. De dikte-uniformiteit fan 'e 150 mm en 200 mm SiC epitaksiale wafers kin binnen 1,5% kontroleare wurde, de konsintraasje-uniformiteit is minder as 3%, de fatale defekttichtens is minder as 0,3 dieltsjes/cm2, en de woartelgemiddelde kwadraat Ra fan 'e epitaksiale oerflakterûchheid is minder as 0,15 nm. De kearnprosesindikatoaren fan 'e epitaksiale wafers binne op it avansearre nivo yn 'e yndustry.
Boarne: Spesjale apparatuer foar de elektroanyske yndustry
Auteur: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48e Undersyksynstitút fan Sina Electronics Technology Group Corporation, Changsha, Hunan 410111)
Pleatsingstiid: 4 septimber 2024