2 Rezilta eksperimantal ak diskisyon
2.1Kouch epitaksyèlepesè ak inifòmite
Epesè kouch epitaksi, konsantrasyon dopan ak inifòmite se youn nan endikatè prensipal yo pou jije kalite waf epitaksi yo. Epesè, konsantrasyon dopan ak inifòmite ki ka kontwole avèk presizyon nan waf la se kle pou asire pèfòmans ak konsistans...Aparèy pouvwa SiC yo, epi epesè kouch epitaksyèl la ak inifòmite konsantrasyon dopan an se baz enpòtan tou pou mezire kapasite pwosesis ekipman epitaksyèl la.
Figi 3 montre inifòmite epesè ak koub distribisyon 150 mm ak 200 mm.Waf epitaksyal SiC yoNan figi a, nou ka wè koub distribisyon epesè kouch epitaksyèl la simetrik alantou pwen santral waf la. Tan pwosesis epitaksyèl la se 600s, epesè mwayèn kouch epitaksyèl waf epitaksyèl 150mm lan se 10.89 um, epi inifòmite epesè a se 1.05%. Pa kalkil, to kwasans epitaksyèl la se 65.3 um/h, ki se yon nivo pwosesis epitaksyèl rapid tipik. Anba menm tan pwosesis epitaksyèl la, epesè kouch epitaksyèl waf epitaksyèl 200 mm lan se 10.10 um, inifòmite epesè a se nan 1.36%, epi to kwasans jeneral la se 60.60 um/h, ki yon ti kras pi ba pase to kwasans epitaksyèl 150 mm lan. Sa a se paske gen yon pèt evidan sou wout la lè sous Silisyòm lan ak sous kabòn lan ap koule soti an amon chanm reyaksyon an nan sifas waf la pou rive an aval chanm reyaksyon an, epi zòn waf 200 mm lan pi gwo pase 150 mm lan. Gaz la ap koule nan sifas waf 200 mm lan sou yon distans ki pi long, epi gaz sous la konsome sou wout la pi plis. Nan kondisyon ke waf la kontinye ap vire, epesè jeneral kouch epitaksi a pi mens, kidonk to kwasans lan pi dousman. An jeneral, inifòmite epesè waf epitaksi 150 mm ak 200 mm yo ekselan, epi kapasite pwosesis ekipman an ka satisfè egzijans aparèy kalite siperyè.
2.2 Konsantrasyon ak inifòmite dopan kouch epitaksyèl la
Figi 4 la montre inifòmite konsantrasyon dopan an ak distribisyon koub 150 mm ak 200 mm.Waf epitaksyal SiC yoJan nou ka wè nan figi a, koub distribisyon konsantrasyon an sou waf epitaksyal la gen yon simetri evidan parapò ak sant waf la. Inifòmite konsantrasyon dopan kouch epitaksyal 150 mm ak 200 mm yo se 2.80% ak 2.66% respektivman, sa ka kontwole nan 3%, ki se yon nivo ekselan pou ekipman entènasyonal menm jan an. Koub konsantrasyon dopan kouch epitaksyal la distribye nan yon fòm "W" sou direksyon dyamèt la, ki sitou detèmine pa chan koule fou epitaksyal miray cho orizontal la, paske direksyon koule lè fou kwasans epitaksyal orizontal la soti nan bout antre lè a (an amon) epi li soti nan bout aval nan yon fason laminè atravè sifas waf la; Paske to "rediksyon sou wout la" sous kabòn nan (C2H4) pi wo pase sa ki nan sous Silisyòm nan (TCS), lè wafer la ap vire, C/Si aktyèl la sou sifas wafer la diminye piti piti soti nan kwen an rive nan sant la (sous kabòn nan sant la mwens), dapre "teori pozisyon konpetitif" C ak N, konsantrasyon dopan nan sant wafer la diminye piti piti nan direksyon kwen an, pou jwenn yon ekselan inifòmite konsantrasyon, yo ajoute kwen N2 a kòm konpansasyon pandan pwosesis epitaksyal la pou ralanti diminisyon konsantrasyon dopan an soti nan sant la rive nan kwen an, pou koub konsantrasyon dopan final la prezante yon fòm "W".
2.3 Defo kouch epitaksyèl
Anplis epesè ak konsantrasyon dopan, nivo kontwòl domaj kouch epitaksyal la se tou yon paramèt debaz pou mezire kalite waf epitaksyal yo epi yon endikatè enpòtan sou kapasite pwosesis ekipman epitaksyal la. Malgre ke SBD ak MOSFET gen diferan egzijans pou domaj, domaj mòfoloji sifas ki pi evidan tankou domaj gout, domaj triyang, domaj kawòt, domaj komèt, elatriye yo defini kòm domaj asasen nan aparèy SBD ak MOSFET. Pwobabilite pou chip ki gen domaj sa yo echwe a wo, kidonk kontwole kantite domaj asasen yo trè enpòtan pou amelyore sede chip la epi redwi depans yo. Figi 5 montre distribisyon domaj asasen waf epitaksyal SiC 150 mm ak 200 mm. Anba kondisyon ke pa gen okenn dezekilib evidan nan rapò C/Si a, domaj kawòt ak domaj komèt yo ka fondamantalman elimine, pandan ke domaj gout ak domaj triyang yo gen rapò ak kontwòl pwòpte a pandan operasyon ekipman epitaksyal la, nivo enpurte pati grafit yo nan chanm reyaksyon an, ak kalite substrat la. Nan Tablo 2 a, nou ka wè ke dansite domaj fatal nan waf epitaksi 150 mm ak 200 mm yo ka kontwole nan 0.3 patikil/cm2, ki se yon nivo ekselan pou menm kalite ekipman an. Nivo kontwòl dansite domaj fatal nan waf epitaksi 150 mm lan pi bon pase sa ki nan waf epitaksi 200 mm lan. Sa a se paske pwosesis preparasyon substrat 150 mm lan pi matirite pase sa ki nan 200 mm lan, bon jan kalite substrat la pi bon, epi nivo kontwòl enpurte nan chanm reyaksyon grafit 150 mm lan pi bon.
2.4 Aspè sifas waf epitaksiyal la
Figi 6 la montre imaj AFM sifas waf epitaksi SiC 150 mm ak 200 mm yo. Figi a montre ke sifas Ra waf epitaksi 150 mm ak 200 mm yo se 0.129 nm ak 0.113 nm respektivman, epi sifas kouch epitaksi a lis san okenn fenomèn agregasyon makro-etap evidan. Fenomèn sa a montre ke kwasans kouch epitaksi a toujou kenbe mòd kwasans koule etap pa etap la pandan tout pwosesis epitaksi a, epi pa gen okenn agregasyon etap ki rive. Nou ka wè ke lè l sèvi avèk pwosesis kwasans epitaksi optimize a, nou ka jwenn kouch epitaksi lis sou substrats 150 mm ak 200 mm ki gen ti ang.
3 Konklizyon
Yo te prepare avèk siksè waf epitaksi omojèn 4H-SiC 150 mm ak 200 mm yo sou substrat domestik lè l sèvi avèk ekipman kwasans epitaksi 200 mm SiC devlope pa konpayi an, epi yo te devlope yon pwosesis epitaksi omojèn ki apwopriye pou 150 mm ak 200 mm. To kwasans epitaksi a ka pi gran pase 60 μm/h. Pandan ke li satisfè egzijans epitaksi gwo vitès la, bon jan kalite waf epitaksi a ekselan. Inifòmite epesè waf epitaksi 150 mm ak 200 mm SiC yo ka kontwole nan 1.5%, inifòmite konsantrasyon an mwens pase 3%, dansite domaj fatal la mwens pase 0.3 patikil/cm2, epi rasin kare mwayèn Ra sifas epitaksi a mwens pase 0.15 nm. Endikatè pwosesis prensipal waf epitaksi yo nan nivo avanse nan endistri a.
Sous: Ekipman Espesyal Endistri Elektwonik
Otè: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48yèm Enstiti Rechèch nan Kòporasyon Gwoup Teknoloji Elektwonik Lachin, Changsha, Hunan 410111)
Dat piblikasyon: 4 septanm 2024