Faoi láthair, tá an tionscal SiC ag athrú ó 150 mm (6 orlach) go 200 mm (8 n-orlach). Chun freastal ar an éileamh práinneach ar sceallóga homoeipiteacsacha SiC móra, ardchaighdeáin sa tionscal, tá 150mm agus 200mm...Sliseoga homoeipitacsacha 4H-SiCullmhaíodh go rathúil iad ar foshraitheanna baile ag baint úsáide as an trealamh fáis eipitacsaigh SiC 200mm a forbraíodh go neamhspleách. Forbraíodh próiseas homoepitacsaigh atá oiriúnach do 150mm agus 200mm, ina bhféadfadh an ráta fáis eipitacsaigh a bheith níos mó ná 60um/u. Cé go gcomhlíontar an eipitacsaíocht ardluais, tá cáilíocht na sliseog eipitacsaigh den scoth. Aonfhoirmeacht tiús 150 mm agus 200 mmSliseáin eipitacsacha SiCis féidir é a rialú laistigh de 1.5%, tá an aonfhoirmeacht tiúchana níos lú ná 3%, tá an dlús locht marfach níos lú ná 0.3 cáithnín/cm2, agus tá an fhréamh garbh dromchla epitaxial Ra níos lú ná 0.15nm, agus tá gach táscaire próisis lárnach ag an leibhéal ard den tionscal.
Carbaíd Sileacain (SiC)Tá sé ar cheann de na hionadaithe ar ábhair leathsheoltóra an tríú glúin. Tá tréithe neart réimse miondealaithe ard, seoltacht theirmeach den scoth, luas drifte sáithiúcháin leictreon mór, agus friotaíocht radaíochta láidir aige. Tá sé tar éis cumas próiseála fuinnimh gléasanna cumhachta a leathnú go mór agus is féidir leis freastal ar riachtanais seirbhíse an chéad ghlúin eile de threalamh leictreonach cumhachta do ghléasanna a bhfuil ardchumhacht, méid beag, teocht ard, radaíocht ard agus dálaí foircneacha eile acu. Is féidir leis spás a laghdú, tomhaltas cumhachta a laghdú agus riachtanais fuaraithe a laghdú. Tá athruithe réabhlóideacha tugtha aige ar fheithiclí fuinnimh nua, iompar iarnróid, eangacha cliste agus réimsí eile. Dá bhrí sin, tá leathsheoltóirí cairbíde sileacain aitheanta mar an t-ábhar idéalach a threoróidh an chéad ghlúin eile de ghléasanna leictreonacha cumhachta ardchumhachta. Le blianta beaga anuas, a bhuíochas leis an tacaíocht beartais náisiúnta d'fhorbairt thionscal leathsheoltóra an tríú glúin, tá taighde agus forbairt agus tógáil chóras tionscail gléasanna SiC 150 mm críochnaithe go bunúsach sa tSín, agus tá slándáil an tslabhra tionsclaíoch ráthaithe go bunúsach. Dá bhrí sin, tá fócas an tionscail aistrithe de réir a chéile chuig rialú costais agus feabhsú éifeachtúlachta. Mar a thaispeántar i dTábla 1, i gcomparáid le 150 mm, tá ráta úsáide imeall níos airde ag SiC 200 mm, agus is féidir aschur sceallóga sliseáin aonair a mhéadú thart ar 1.8 oiread. Tar éis don teicneolaíocht aibiú, is féidir costas monaraíochta slise aonair a laghdú 30%. Is bealach díreach é an dul chun cinn teicneolaíochta de 200 mm chun "costais a laghdú agus éifeachtúlacht a mhéadú", agus is í an eochair freisin do thionscal leathsheoltóra mo thíre chun "rith go comhthreomhar" nó fiú "ceannródaíocht" a dhéanamh.
Difriúil ón bpróiseas gléas Si,Gléasanna cumhachta leathsheoltóra SiCDéantar iad uile a phróiseáil agus a ullmhú le sraitheanna eipitacsacha mar bhunchloch. Is ábhair bhunúsacha riachtanacha iad na sliseáin eipitacsacha do ghléasanna cumhachta SiC. Cinneann cáilíocht an tsraithe eipitacsaigh toradh na feiste go díreach, agus is ionann a chostas agus 20% de chostas monaraíochta na sliseanna. Dá bhrí sin, is nasc idirmheánach riachtanach é fás eipitacsach i ngléasanna cumhachta SiC. Is é an trealamh eipitacsach a chinneann uasteorainn leibhéal an phróisis eipitacsaigh. Faoi láthair, tá céim logánaithe trealaimh eipitacsaigh SiC 150mm sa tSín sách ard, ach tá leagan amach foriomlán 200mm taobh thiar den leibhéal idirnáisiúnta ag an am céanna. Dá bhrí sin, chun na riachtanais phráinneacha agus na fadhbanna bacainní a bhaineann le monarú ábhar eipitacsach ardchaighdeáin, mórmhéide, a réiteach le haghaidh forbairt thionscal leathsheoltóra tríú glúin intíre, tugtar isteach sa pháipéar seo an trealamh eipitacsach SiC 200 mm a forbraíodh go rathúil i mo thír féin, agus déantar staidéar ar an bpróiseas eipitacsach. Trí na paraiméadair phróisis amhail teocht an phróisis, ráta sreafa gáis iompróra, cóimheas C/Si, etc. a bharrfheabhsú, baintear amach aonfhoirmeacht tiúchana <3%, neamh-aonfhoirmeacht tiús <1.5%, garbhacht Ra <0.2 nm agus dlús locht marfach <0.3 grán/cm2 de shliseáin eipitacsacha SiC 150 mm agus 200 mm le foirnéis eipitacsach charbaíde sileacain 200 mm a forbraíodh go neamhspleách. Is féidir leis an leibhéal próisis trealaimh freastal ar riachtanais ullmhúcháin gléas cumhachta SiC ardchaighdeáin.
1 Turgnamh
1.1 Prionsabal naSiC eipitacsachpróiseas
Áirítear leis an bpróiseas fáis homoeipiteacsach 4H-SiC dhá chéim thábhachtacha den chuid is mó, eadhon, greanadh in-situ ardteochta ar an tsubstráit 4H-SiC agus próiseas taiscthe gaile ceimicigh aonchineálaigh. Is é príomhchuspóir an ghreanadh in-situ tsubstráit ná damáiste faoi dhromchla an tsubstráit a bhaint tar éis snasú na vaiféar, an leacht snasta iarmharach, na cáithníní agus an ciseal ocsaíde, agus is féidir struchtúr céime adamhach rialta a fhoirmiú ar dhromchla an tsubstráit tríd an ngreanadh. De ghnáth, déantar greanadh in-situ in atmaisféar hidrigine. De réir riachtanais iarbhír an phróisis, is féidir méid beag gáis chúnta a chur leis freisin, amhail clóiríd hidrigine, própán, eitiléin nó silán. Bíonn teocht an ghreanadh hidrigine in-situ os cionn 1600 ℃ i gcoitinne, agus rialaítear brú an tseomra imoibrithe faoi bhun 2 × 104 Pa i gcoitinne le linn an phróisis ghreanadh.
Tar éis dromchla an tsubstráit a ghníomhachtú trí ghreanadh in-situ, téann sé isteach sa phróiseas taiscthe gaile ceimiceach ardteochta, is é sin, iompraítear an fhoinse fáis (amhail eitiléin/própán, TCS/silán), an fhoinse dópála (foinse dópála cineál-n nítrigin, foinse dópála cineál-p TMAl), agus gás cúnta amhail clóiríd hidrigine chuig an seomra imoibrithe trí shreabhadh mór gáis iompróra (hidrigin de ghnáth). Tar éis don ghás imoibriú sa seomra imoibrithe ardteochta, imoibríonn cuid den réamhtheachtaí go ceimiceach agus glacann sé le dromchla an tsliabháin, agus cruthaítear ciseal eipitacsach 4H-SiC aonchineálach aonchriostail le tiúchan dópála sonrach, tiús sonrach, agus cáilíocht níos airde ar dhromchla an tsubstráit ag baint úsáide as an tsubstráit 4H-SiC aonchriostail mar theimpléad. Tar éis blianta d'iniúchadh teicniúil, tá an teicneolaíocht homoepitaxial 4H-SiC aibithe go bunúsach agus úsáidtear go forleathan í i dtáirgeadh tionsclaíoch. Tá dhá thréith tipiciúla ag an teicneolaíocht homoepitaxial 4H-SiC is mó a úsáidtear ar domhan:
(1) Ag baint úsáide as foshraith gearrtha claonta lasmuigh den ais (i gcoibhneas leis an eitleán criostail <0001>, i dtreo threo an chriostail <11-20>) mar theimpléad, déantar ciseal eipitacsach criostail aonair 4H-SiC ard-íonachta gan eisíontais a thaisceadh ar an foshraith i bhfoirm mód fáis céim-sreafa. Úsáideadh foshraith criostail dhearfach, is é sin, an eitleán Si <0001> le haghaidh fáis, i bhfás homoepitacsach luath 4H-SiC. Tá dlús na gcéimeanna adamhacha ar dhromchla an foshraithe criostail dhearfaigh íseal agus tá na hardáin leathan. Is furasta fás núicléach dháthoiseach a tharlú le linn an phróisis eipitacsach chun criostal 3C SiC (3C-SiC) a fhoirmiú. Trí ghearradh lasmuigh den ais, is féidir céimeanna adamhacha ard-dlúis, leithead ardáin caol a thabhairt isteach ar dhromchla an foshraithe 4H-SiC <0001>, agus is féidir leis an réamhtheachtaí ionsúite an suíomh céime adamhach a bhaint amach go héifeachtach le fuinneamh dromchla réasúnta íseal trí scaipeadh dromchla. Ag an chéim, tá suíomh nasctha an réamhtheachtaí adamh/grúpa móilíneach uathúil, mar sin sa mhodh fáis sreafa céimnithe, is féidir leis an gciseal eipitacsach seicheamh cruachta ciseal adamhach dúbailte Si-C an tsubstráit a oidhreacht go foirfe chun criostal aonair a fhoirmiú leis an gcéim chriostail chéanna leis an tsubstráit.
(2) Baintear fás eipitacsach ardluais amach trí fhoinse sileacain ina bhfuil clóirín a thabhairt isteach. I gcórais taiscthe gaile ceimiceacha SiC traidisiúnta, is iad silán agus própán (nó eitiléin) na príomhfhoinsí fáis. Agus an ráta fáis á mhéadú trí ráta sreafa an fhoinse fáis a mhéadú, de réir mar a leanann brú páirteach cothromaíochta an chomhpháirte sileacain ag méadú, is furasta braislí sileacain a fhoirmiú trí núicléacht céim gháis aonchineálach, rud a laghdaíonn ráta úsáide an fhoinse sileacain go suntasach. Cuireann foirmiú braislí sileacain teorainn mhór le feabhas a chur ar an ráta fáis eipitacsach. Ag an am céanna, is féidir le braislí sileacain cur isteach ar fhás an tsreafa céime agus núicléacht lochtanna a chur faoi deara. Chun núicléacht céim gháis aonchineálach a sheachaint agus an ráta fáis eipitacsach a mhéadú, is é tabhairt isteach foinsí sileacain bunaithe ar chlóirín an modh príomhshrutha faoi láthair chun ráta fáis eipitacsach 4H-SiC a mhéadú.
Trealamh eipitacsach SiC 1.2 200 mm (8 n-orlach) agus coinníollacha próisis
Rinneadh na turgnaimh a bhfuil cur síos orthu sa pháipéar seo ar fad ar threalamh eipitacsach SiC balla te cothrománach monailiteach 150/200 mm (6/8-orlach) atá comhoiriúnach, arna fhorbairt go neamhspleách ag an 48ú Institiúid den tSín Electronics Technology Group Corporation. Tacaíonn an foirnéis eipitacsach le luchtú agus díluchtú vaiféar go hiomlán uathoibríoch. Is léaráid scéimeach í Fíor 1 de struchtúr inmheánach sheomra imoibrithe an trealaimh eipitacsaigh. Mar a thaispeántar i bhFíor 1, is clog grianchloch le ciseal idirmheánach fuaraithe le huisce balla seachtrach an tseomra imoibrithe, agus is seomra imoibrithe ardteochta é taobh istigh an chloigín, atá comhdhéanta de bhraith charbóin inslithe theirmigh, cuas graifíte speisialta ard-íonachta, bonn rothlach snámhach gáis graifíte, etc. Tá an clog grianchloch ar fad clúdaithe le corna ionduchtaithe sorcóireach, agus déantar an seomra imoibrithe taobh istigh den chlog a théamh go leictreamaighnéadach ag soláthar cumhachta ionduchtaithe meánmhinicíochta. Mar a thaispeántar i bhFíor 1 (b), sreabhann an gás iompróra, an gás imoibrithe, agus an gás dópála trí dhromchla an tsliabháin i sreabhadh laminar cothrománach ón sruth suas an seomra imoibrithe go dtí an sruth síos an seomra imoibrithe agus scaoiltear amach iad ó cheann an gháis eireabaill. Chun comhsheasmhacht laistigh den tsliabhán a chinntiú, rothlaítear an sliabhán atá á iompar ag an mbonn snámhach aeir i gcónaí le linn an phróisis.
Is foshraith tráchtála snasta déthaobhach 4H-SiC cineál-n seoltaí 150 mm, 200 mm (6 orlach, 8 n-orlach) tráchtála 150 mm, 200 mm (6 orlach, 8 n-orlach) <1120> cineál-n seoltaí 4°as-uillinne an tsubstráit a úsáidtear sa turgnamh, arna tháirgeadh ag Shanxi Shuoke Crystal. Úsáidtear tríchlórasilán (SiHCl3, TCS) agus eitiléin (C2H4) mar phríomhfhoinsí fáis sa turgnamh próisis, agus úsáidtear TCS agus C2H4 mar fhoinse sileacain agus foinse carbóin faoi seach, úsáidtear nítrigin ard-íonachta (N2) mar fhoinse dópála cineál-n, agus úsáidtear hidrigin (H2) mar ghás caolaithe agus gás iompróra. Is é 1600 ~1660 ℃ raon teochta an phróisis eipitacsaigh, is é 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa brú an phróisis, agus is é 100 ~ 140 L / nóiméad ráta sreafa gás iompróra H2.
1.3 Tástáil agus tréithriú vaiféir eipitacsach
Baineadh úsáid as speictriméadar infridhearg Fourier (monaróir trealaimh Thermalfisher, samhail iS50) agus tástálaí tiúchana tóireadóir mearcair (monaróir trealaimh Semilab, samhail 530L) chun meán agus dáileadh thiús an chiseal eipitacsaigh agus tiúchan dópála a thréithriú; cinneadh tiús agus tiúchan dópála gach pointe sa chiseal eipitacsaigh trí phointí a thógáil feadh na líne trastomhais a thrasnaíonn líne ghnáth an imeall tagartha is mó ag 45° i lár an tsliabháin le baint imeall 5 mm. I gcás sliabháin 150 mm, tógadh 9 bpointe feadh líne trastomhais aonair (bhí dhá thrastomhas ingearach lena chéile), agus i gcás sliabháin 200 mm, tógadh 21 pointe, mar a thaispeántar i bhFíor 2. Baineadh úsáid as micreascóp fórsa adamhach (monaróir trealaimh Bruker, samhail Dimension Icon) chun limistéir 30 μm × 30 μm a roghnú sa limistéar lárnach agus sa limistéar imeall (baineadh imeall 5 mm) den tsliabhán eipitacsaigh chun garbhúlacht dhromchla an chiseal eipitacsaigh a thástáil; Rinneadh lochtanna an chiseal eipitacsaigh a thomhas ag baint úsáide as tástálaí lochtanna dromchla (monaróir trealaimh China Electronics). Rinneadh tréithriú ar an íomháire 3D le braiteoir radair (samhail Mars 4410 pro) ó Kefenghua.
Am an phoist: Meán Fómhair-04-2024