2 Tilraunaniðurstöður og umræða
2.1Epitaxial lagþykkt og einsleitni
Þykkt epitaxiallagsins, efnablöndunarþéttni og einsleitni eru einn af lykilþáttunum til að meta gæði epitaxialskífna. Nákvæmlega stjórnanleg þykkt, efnablöndunarþéttni og einsleitni innan skífunnar eru lykillinn að því að tryggja afköst og samræmi.SiC aflgjafartæki, og þykkt epitaxiallagsins og einsleitni lyfjamengis eru einnig mikilvægir grunnar til að mæla vinnslugetu epitaxialbúnaðar.
Mynd 3 sýnir þykktarjöfnun og dreifingarferil fyrir 150 mm og 200 mmSiC epitaxial skífurÁ myndinni má sjá að þykktardreifingarkúrvan fyrir epitaxiallagið er samhverf um miðpunkt skífunnar. Ferlið við epitaxiallagið tekur 600 sekúndur, meðalþykkt epitaxiallagsins í 150 mm epitaxialskífunni er 10,89 µm og þykktarjöfnuðin er 1,05%. Samkvæmt útreikningum er vaxtarhraðinn fyrir epitaxiallagið 65,3 µm/klst., sem er dæmigert hrað epitaxialferli. Við sama vinnslutíma fyrir epitaxiallagið er þykkt epitaxiallagsins í 200 mm epitaxialskífunni 10,10 µm, þykktarjöfnuðin er innan við 1,36% og heildarvaxtarhraðinn er 60,60 µm/klst., sem er örlítið lægra en vaxtarhraðinn fyrir 150 mm epitaxialskífu. Þetta er vegna þess að það er augljóst tap á leiðinni þegar kísillgjafinn og kolefnisgjafinn streyma frá uppstreymi hvarfhólfsins í gegnum yfirborð skífunnar að niðurstreymi hvarfhólfsins, og 200 mm skífuflatarmálið er stærra en 150 mm. Gasið streymir í gegnum yfirborð 200 mm skífunnar í lengri vegalengd og uppsprettugasið sem neytt er á leiðinni er meira. Þegar skífan heldur áfram að snúast er heildarþykkt epitaxiallagsins þynnri, þannig að vaxtarhraðinn er hægari. Almennt er þykktarjöfnuður 150 mm og 200 mm epitaxial skífna framúrskarandi og vinnslugeta búnaðarins getur uppfyllt kröfur hágæða tækja.
2.2 Þéttni og einsleitni í epitaxiallagi
Mynd 4 sýnir einsleitni lyfjaþéttni og dreifingu ferilsins fyrir 150 mm og 200 mmSiC epitaxial skífurEins og sjá má á myndinni er dreifingarkúrfan fyrir styrk á epitaxial-skífunni greinilega samhverfa miðað við miðju skífunnar. Einsleitni lyfjaþéttni 150 mm og 200 mm epitaxial-laganna er 2,80% og 2,66%, sem hægt er að stjórna innan 3%, sem er frábært gildi fyrir sambærilegan alþjóðlegan búnað. Lyfjaþéttniskúrfan fyrir epitaxial-lagið er dreift í „W“-lögun meðfram þvermálsstefnunni, sem er aðallega ákvarðað af flæðisviði lárétta heitveggs-epitaxial-ofnsins, vegna þess að loftstreymisstefna lárétta loftstreymis-epitaxial-vaxtarofnsins er frá loftinntaksendanum (uppstreymis) og rennur út frá niðurstreymisendanum á lagskiptan hátt í gegnum yfirborð skífunnar; Vegna þess að „tæmingarhraði“ kolefnisgjafans (C2H4) er hærri en kísillgjafans (TCS), þegar skífan snýst, minnkar raunverulegt C/Si á yfirborði skífunnar smám saman frá brúninni að miðjunni (kolefnisgjafinn í miðjunni er minni), samkvæmt „samkeppnisstöðukenningunni“ C og N, minnkar lyfjaþéttni í miðju skífunnar smám saman í átt að brúninni, til að fá framúrskarandi einsleitni í þéttni er brúninni N2 bætt við sem bætur meðan á epitaxial ferlinu stendur til að hægja á lækkun lyfjaþéttni frá miðjunni að brúninni, þannig að loka lyfjaþéttniferillinn sýnir „W“ lögun.
2.3 Gallar í epitaxiallaginu
Auk þykktar og efnablöndunarþéttni er stig gallastjórnunar í epitaxiallaginu einnig kjarnaþáttur til að mæla gæði epitaxialskífa og mikilvægur mælikvarði á vinnslugetu epitaxialbúnaðar. Þó að SBD og MOSFET hafi mismunandi kröfur um galla, eru augljósari yfirborðsformgerðargallar eins og dropagallar, þríhyrningsgallar, gulrótargallar, halastjörnugallar o.s.frv. skilgreindir sem drápsgallar í SBD og MOSFET tækjum. Líkur á bilun í flísum sem innihalda þessa galla eru miklar, þannig að það er afar mikilvægt að stjórna fjölda drápsgalla til að bæta flísarafköst og lækka kostnað. Mynd 5 sýnir dreifingu drápsgalla í 150 mm og 200 mm SiC epitaxialskífum. Með þeim skilyrðum að ekkert augljóst ójafnvægi sé í C/Si hlutfallinu, er hægt að útrýma gulrótargöllum og halastjörnugöllum í grundvallaratriðum, en dropagalla og þríhyrningsgallar tengjast hreinleikastjórnun við notkun epitaxialbúnaðar, óhreinindastigi grafíthluta í hvarfhólfinu og gæðum undirlagsins. Af töflu 2 má sjá að hægt er að stjórna þéttleika banvænna galla í 150 mm og 200 mm epitaxial skífum innan 0,3 agna/cm2, sem er frábært gildi fyrir sömu gerð búnaðar. Stjórnunarstig banvænna galla í 150 mm epitaxial skífum er betra en í 200 mm epitaxial skífum. Þetta er vegna þess að undirbúningsferlið fyrir 150 mm er þroskaðri en í 200 mm, gæði undirlagsins eru betri og óhreinindastjórnunin í 150 mm grafíthvarfsklefa er betri.
2.4 Yfirborðsgrófleiki epitaxialskífu
Mynd 6 sýnir AFM myndir af yfirborði 150 mm og 200 mm SiC epitaxial skífa. Á myndinni má sjá að rót meðaltals fernings grófleikans Ra á yfirborði 150 mm og 200 mm epitaxial skífum er 0,129 nm og 0,113 nm, talið í sömu röð, og yfirborð epitaxial lagsins er slétt án augljósra stökkbreytinga. Þetta fyrirbæri sýnir að vöxtur epitaxial lagsins viðheldur alltaf skrefflæðisvaxtarhamnum allan epitaxial ferlið og engin skrefbreyting á sér stað. Það má sjá að með því að nota fínstillta epitaxial vaxtarferlið er hægt að fá slétt epitaxial lög á 150 mm og 200 mm lághorns undirlögum.
3 Niðurstaða
150 mm og 200 mm 4H-SiC einsleitar epitaxial skífur voru framleiddar með góðum árangri á innlendum undirlögum með því að nota sjálfþróaðan 200 mm SiC epitaxial vaxtarbúnað og þróuð var einsleit epitaxial aðferð sem hentar fyrir 150 mm og 200 mm. Epitaxial vaxtarhraðinn getur verið meiri en 60 μm/klst. Þó að gæði epitaxial skífunnar séu uppfyllt er þykktin framúrskarandi. Þykktarjöfnuði 150 mm og 200 mm SiC epitaxial skífanna er hægt að stjórna innan 1,5%, styrkjajöfnuði er minni en 3%, þéttleiki banvænna galla er minni en 0,3 agnir/cm2 og rót meðaltals fernings yfirborðsgrófleika epitaxial yfirborðsins, Ra, er minni en 0,15 nm. Kjarnaferlisvísar epitaxial skífanna eru á háþróuðu stigi í greininni.
Heimild: Sérstök búnaður í rafeindaiðnaði
Höfundur: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48. rannsóknarstofnun kínverska rafeindatæknifyrirtækisins, Changsha, Hunan 410111)
Birtingartími: 4. september 2024