8-ಇಂಚಿನ SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಫರ್ನೇಸ್ ಮತ್ತು ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಕುರಿತು ಸಂಶೋಧನೆ-Ⅰ

ಪ್ರಸ್ತುತ, SiC ಉದ್ಯಮವು 150 mm (6 ಇಂಚುಗಳು) ನಿಂದ 200 mm (8 ಇಂಚುಗಳು) ಗೆ ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತಿದೆ. ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಗಾತ್ರದ, ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ SiC ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್‌ಗಳಿಗೆ ತುರ್ತು ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಪೂರೈಸುವ ಸಲುವಾಗಿ, 150mm ಮತ್ತು 200mm4H-SiC ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್‌ಗಳುಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ 200mm SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ದೇಶೀಯ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. 150mm ಮತ್ತು 200mm ಗೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಯಿತು, ಇದರಲ್ಲಿ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವು 60um/h ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯನ್ನು ಪೂರೈಸುವಾಗ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್ ಗುಣಮಟ್ಟವು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿದೆ. 150 mm ಮತ್ತು 200 mm ದಪ್ಪದ ಏಕರೂಪತೆ.SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್‌ಗಳು1.5% ಒಳಗೆ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು, ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಏಕರೂಪತೆಯು 3% ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ, ಮಾರಕ ದೋಷದ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 0.3 ಕಣಗಳು/cm2 ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನ ಮೂಲ ಸರಾಸರಿ ಚದರ Ra 0.15nm ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಸೂಚಕಗಳು ಉದ್ಯಮದ ಮುಂದುವರಿದ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿವೆ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC)ಮೂರನೇ ತಲೆಮಾರಿನ ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರತಿನಿಧಿಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಗಿತ ಕ್ಷೇತ್ರ ಶಕ್ತಿ, ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ, ದೊಡ್ಡ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ವೇಗ ಮತ್ತು ಬಲವಾದ ವಿಕಿರಣ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳ ಶಕ್ತಿ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ವಿಸ್ತರಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ, ಸಣ್ಣ ಗಾತ್ರ, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಕಿರಣ ಮತ್ತು ಇತರ ತೀವ್ರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಉಪಕರಣಗಳ ಸೇವಾ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಬಲ್ಲದು. ಇದು ಜಾಗವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು, ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ತಂಪಾಗಿಸುವ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಇದು ಹೊಸ ಶಕ್ತಿ ವಾಹನಗಳು, ರೈಲು ಸಾರಿಗೆ, ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತಂದಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಉನ್ನತ-ಶಕ್ತಿಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಮುನ್ನಡೆಸುವ ಆದರ್ಶ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಗುರುತಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಮೂರನೇ ತಲೆಮಾರಿನ ಅರೆವಾಹಕ ಉದ್ಯಮದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ನೀತಿ ಬೆಂಬಲಕ್ಕೆ ಧನ್ಯವಾದಗಳು, 150 mm SiC ಸಾಧನ ಉದ್ಯಮ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸಂಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಮತ್ತು ನಿರ್ಮಾಣವನ್ನು ಮೂಲತಃ ಚೀನಾದಲ್ಲಿ ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಸರಪಳಿಯ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಮೂಲತಃ ಖಾತರಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಉದ್ಯಮದ ಗಮನವು ಕ್ರಮೇಣ ವೆಚ್ಚ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ದಕ್ಷತೆಯ ಸುಧಾರಣೆಗೆ ಬದಲಾಗಿದೆ. ಕೋಷ್ಟಕ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, 150 mm ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, 200 mm SiC ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಂಚಿನ ಬಳಕೆಯ ದರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಸಿಂಗಲ್ ವೇಫರ್ ಚಿಪ್‌ಗಳ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಅನ್ನು ಸುಮಾರು 1.8 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಪಕ್ವವಾದ ನಂತರ, ಒಂದೇ ಚಿಪ್‌ನ ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚವನ್ನು 30% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. 200 mm ನ ತಾಂತ್ರಿಕ ಪ್ರಗತಿಯು "ವೆಚ್ಚಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮತ್ತು ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ" ನೇರ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಇದು ನನ್ನ ದೇಶದ ಅರೆವಾಹಕ ಉದ್ಯಮವು "ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು" ಅಥವಾ "ಮುನ್ನಡೆಸಲು" ಸಹ ಪ್ರಮುಖವಾಗಿದೆ.

Si ಸಾಧನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ,SiC ಅರೆವಾಹಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳುಎಲ್ಲವನ್ನೂ ಸಂಸ್ಕರಿಸಿ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರಗಳನ್ನು ಮೂಲಾಧಾರವಾಗಿಟ್ಟುಕೊಂಡು ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್‌ಗಳು SiC ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಮೂಲ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿವೆ. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ಗುಣಮಟ್ಟವು ಸಾಧನದ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ವೆಚ್ಚವು ಚಿಪ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚದ 20% ರಷ್ಟಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯು SiC ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಗತ್ಯ ಮಧ್ಯಂತರ ಕೊಂಡಿಯಾಗಿದೆ. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮಟ್ಟದ ಮೇಲಿನ ಮಿತಿಯನ್ನು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಉಪಕರಣಗಳಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ಚೀನಾದಲ್ಲಿ 150mm SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಉಪಕರಣಗಳ ಸ್ಥಳೀಕರಣ ಮಟ್ಟವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ, ಆದರೆ 200mm ನ ಒಟ್ಟಾರೆ ವಿನ್ಯಾಸವು ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಮಟ್ಟಕ್ಕಿಂತ ಹಿಂದುಳಿದಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ದೇಶೀಯ ಮೂರನೇ ತಲೆಮಾರಿನ ಅರೆವಾಹಕ ಉದ್ಯಮದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗಾಗಿ ದೊಡ್ಡ-ಗಾತ್ರದ, ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವಸ್ತು ತಯಾರಿಕೆಯ ತುರ್ತು ಅಗತ್ಯತೆಗಳು ಮತ್ತು ಅಡಚಣೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ, ಈ ಪತ್ರಿಕೆಯು ನನ್ನ ದೇಶದಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ 200 mm SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ತಾಪಮಾನ, ವಾಹಕ ಅನಿಲ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣ, C/Si ಅನುಪಾತ ಇತ್ಯಾದಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ 200 mm ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಕುಲುಮೆಯೊಂದಿಗೆ 150 mm ಮತ್ತು 200 mm SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್‌ಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಏಕರೂಪತೆ <3%, ದಪ್ಪ ಏಕರೂಪತೆಯಿಲ್ಲದಿರುವುದು <1.5%, ಒರಟುತನ Ra <0.2 nm ಮತ್ತು ಮಾರಕ ದೋಷ ಸಾಂದ್ರತೆ <0.3 ಧಾನ್ಯಗಳು/cm2 ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉಪಕರಣದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮಟ್ಟವು ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ SiC ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನ ತಯಾರಿಕೆಯ ಅಗತ್ಯಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುತ್ತದೆ.

 

1 ಪ್ರಯೋಗ

 

೧.೧ ತತ್ವSiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ

4H-SiC ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ 2 ಪ್ರಮುಖ ಹಂತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ, 4H-SiC ತಲಾಧಾರದ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಇನ್-ಸಿಟು ಎಚ್ಚಣೆ ಮತ್ತು ಏಕರೂಪದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ. ತಲಾಧಾರ ಇನ್-ಸಿಟು ಎಚ್ಚಣೆಯ ಮುಖ್ಯ ಉದ್ದೇಶವೆಂದರೆ ವೇಫರ್ ಪಾಲಿಶಿಂಗ್, ಉಳಿದ ಪಾಲಿಶಿಂಗ್ ದ್ರವ, ಕಣಗಳು ಮತ್ತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪದರದ ನಂತರ ತಲಾಧಾರದ ಉಪಮೇಲ್ಮೈ ಹಾನಿಯನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು ಮತ್ತು ಎಚ್ಚಣೆ ಮೂಲಕ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ನಿಯಮಿತ ಪರಮಾಣು ಹಂತದ ರಚನೆಯನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು. ಇನ್-ಸಿಟು ಎಚ್ಚಣೆಯನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಿಜವಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳ ಪ್ರಕಾರ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್, ಪ್ರೋಪೇನ್, ಎಥಿಲೀನ್ ಅಥವಾ ಸಿಲೇನ್‌ನಂತಹ ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ಸಹಾಯಕ ಅನಿಲವನ್ನು ಸಹ ಸೇರಿಸಬಹುದು. ಇನ್-ಸಿಟು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಎಚ್ಚಣೆಯ ತಾಪಮಾನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 1 600 ℃ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಚ್ಚಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಕೊಠಡಿಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 2 × 104 Pa ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ತಲಾಧಾರ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಇನ್-ಸಿಟು ಎಚಿಂಗ್ ಮೂಲಕ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿದ ನಂತರ, ಅದು ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ, ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೂಲ (ಎಥಿಲೀನ್/ಪ್ರೊಪೇನ್, TCS/ಸಿಲೇನ್ ನಂತಹ), ಡೋಪಿಂಗ್ ಮೂಲ (n-ಟೈಪ್ ಡೋಪಿಂಗ್ ಮೂಲ ನೈಟ್ರೋಜನ್, p-ಟೈಪ್ ಡೋಪಿಂಗ್ ಮೂಲ TMAl), ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್‌ನಂತಹ ಸಹಾಯಕ ಅನಿಲವನ್ನು ವಾಹಕ ಅನಿಲದ ದೊಡ್ಡ ಹರಿವಿನ ಮೂಲಕ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್) ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೊಠಡಿಗೆ ಸಾಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅನಿಲವು ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿದ ನಂತರ, ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯ ಭಾಗವು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಏಕ-ಸ್ಫಟಿಕ 4H-SiC ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಟೆಂಪ್ಲೇಟ್‌ನಂತೆ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ತಲಾಧಾರ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದಪ್ಪ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಏಕ-ಸ್ಫಟಿಕ ಏಕರೂಪದ 4H-SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರವನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವರ್ಷಗಳ ತಾಂತ್ರಿಕ ಪರಿಶೋಧನೆಯ ನಂತರ, 4H-SiC ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಮೂಲತಃ ಪ್ರಬುದ್ಧವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರಪಂಚದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ 4H-SiC ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಎರಡು ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ:
(1) ಟೆಂಪ್ಲೇಟ್ ಆಗಿ ಆಫ್-ಆಕ್ಸಿಸ್ (ಸ್ಫಟಿಕ ಸಮತಲಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, <11-20> ಸ್ಫಟಿಕ ದಿಕ್ಕಿನ ಕಡೆಗೆ) ಓರೆಯಾದ ಕತ್ತರಿಸಿದ ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಕಲ್ಮಶಗಳಿಲ್ಲದ ಹೆಚ್ಚಿನ-ಶುದ್ಧತೆಯ ಏಕ-ಸ್ಫಟಿಕ 4H-SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರವನ್ನು ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಹಂತ-ಹರಿವಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೋಡ್ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆರಂಭಿಕ 4H-SiC ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಧನಾತ್ಮಕ ಸ್ಫಟಿಕ ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಬಳಸಿತು, ಅಂದರೆ, <0001> Si ಸಮತಲ. ಧನಾತ್ಮಕ ಸ್ಫಟಿಕ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ಹಂತಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಟೆರೇಸ್‌ಗಳು ಅಗಲವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ 3C ಸ್ಫಟಿಕ SiC (3C-SiC) ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಸುಲಭವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಆಫ್-ಆಕ್ಸಿಸ್ ಕತ್ತರಿಸುವ ಮೂಲಕ, 4H-SiC <0001> ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ, ಕಿರಿದಾದ ಟೆರೇಸ್ ಅಗಲ ಪರಮಾಣು ಹಂತಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರಸರಣದ ಮೂಲಕ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಪರಮಾಣು ಹಂತದ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ತಲುಪಬಹುದು. ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಪರಮಾಣು/ಆಣ್ವಿಕ ಗುಂಪಿನ ಬಂಧದ ಸ್ಥಾನವು ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಹಂತದ ಹರಿವಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರವು ತಲಾಧಾರದ Si-C ಡಬಲ್ ಪರಮಾಣು ಪದರದ ಪೇರಿಸುವ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಆನುವಂಶಿಕವಾಗಿ ಪಡೆದು ತಲಾಧಾರದಂತೆಯೇ ಅದೇ ಸ್ಫಟಿಕ ಹಂತದೊಂದಿಗೆ ಒಂದೇ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.
(2) ಕ್ಲೋರಿನ್ ಹೊಂದಿರುವ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮೂಲವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ SiC ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, ಸಿಲೇನ್ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಪೇನ್ (ಅಥವಾ ಎಥಿಲೀನ್) ಮುಖ್ಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೂಲಗಳಾಗಿವೆ. ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೂಲದ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಘಟಕದ ಸಮತೋಲನ ಭಾಗಶಃ ಒತ್ತಡವು ಹೆಚ್ಚುತ್ತಲೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಏಕರೂಪದ ಅನಿಲ ಹಂತದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ಮೂಲಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕ್ಲಸ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವುದು ಸುಲಭ, ಇದು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮೂಲದ ಬಳಕೆಯ ದರವನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕ್ಲಸ್ಟರ್‌ಗಳ ರಚನೆಯು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರದ ಸುಧಾರಣೆಯನ್ನು ಬಹಳವಾಗಿ ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕ್ಲಸ್ಟರ್‌ಗಳು ಹಂತದ ಹರಿವಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ತೊಂದರೆಗೊಳಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ದೋಷದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಏಕರೂಪದ ಅನಿಲ ಹಂತದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ಅನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಮತ್ತು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು, ಕ್ಲೋರಿನ್-ಆಧಾರಿತ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮೂಲಗಳ ಪರಿಚಯವು ಪ್ರಸ್ತುತ 4H-SiC ಯ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ.

 

1.2 200 ಮಿಮೀ (8-ಇಂಚು) SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಉಪಕರಣಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು

ಈ ಪ್ರಬಂಧದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದ ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು 48 ನೇ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಚೀನಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ ಗ್ರೂಪ್ ಕಾರ್ಪೊರೇಷನ್ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ 150/200 ಮಿಮೀ (6/8-ಇಂಚು) ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ಏಕಶಿಲೆಯ ಸಮತಲ ಬಿಸಿ ಗೋಡೆಯ SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಉಪಕರಣದ ಮೇಲೆ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಕುಲುಮೆಯು ಸಂಪೂರ್ಣ ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತ ವೇಫರ್ ಲೋಡಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಇಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 1 ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಉಪಕರಣದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೊಠಡಿಯ ಆಂತರಿಕ ರಚನೆಯ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರವಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೊಠಡಿಯ ಹೊರ ಗೋಡೆಯು ನೀರು-ತಂಪಾಗುವ ಇಂಟರ್‌ಲೇಯರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸ್ಫಟಿಕ ಗಂಟೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಗಂಟೆಯ ಒಳಭಾಗವು ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೊಠಡಿಯಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಉಷ್ಣ ನಿರೋಧನ ಇಂಗಾಲದ ಭಾವನೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ಶುದ್ಧತೆಯ ವಿಶೇಷ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಕುಹರ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನಿಲ-ತೇಲುವ ತಿರುಗುವ ಬೇಸ್ ಇತ್ಯಾದಿಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ. ಸಂಪೂರ್ಣ ಸ್ಫಟಿಕ ಗಂಟೆಯನ್ನು ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಇಂಡಕ್ಷನ್ ಕಾಯಿಲ್‌ನಿಂದ ಮುಚ್ಚಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗಂಟೆಯ ಒಳಗಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೊಠಡಿಯನ್ನು ಮಧ್ಯಮ-ಆವರ್ತನ ಇಂಡಕ್ಷನ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜಿನಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯವಾಗಿ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 1 (b) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ವಾಹಕ ಅನಿಲ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಅನಿಲ ಮತ್ತು ಡೋಪಿಂಗ್ ಅನಿಲ ಎಲ್ಲವೂ ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಮೂಲಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೊಠಡಿಯ ಮೇಲ್ಮುಖದಿಂದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೊಠಡಿಯ ಕೆಳಮುಖಕ್ಕೆ ಸಮತಲವಾದ ಲ್ಯಾಮಿನಾರ್ ಹರಿವಿನಲ್ಲಿ ಹರಿಯುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಬಾಲ ಅನಿಲ ತುದಿಯಿಂದ ಹೊರಹಾಕಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ವೇಫರ್ ಒಳಗೆ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ಗಾಳಿಯ ತೇಲುವ ಬೇಸ್‌ನಿಂದ ಸಾಗಿಸಲ್ಪಡುವ ವೇಫರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಯಾವಾಗಲೂ ತಿರುಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ತಲಾಧಾರವು ಶಾಂಕ್ಸಿ ಶೂಕ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್‌ನಿಂದ ಉತ್ಪಾದಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ವಾಣಿಜ್ಯ 150 ಮಿಮೀ, 200 ಮಿಮೀ (6 ಇಂಚುಗಳು, 8 ಇಂಚುಗಳು) <1120> ದಿಕ್ಕಿನ 4°ಆಫ್-ಆಂಗಲ್ ವಾಹಕ n-ಟೈಪ್ 4H-SiC ಡಬಲ್-ಸೈಡೆಡ್ ಪಾಲಿಶ್ಡ್ SiC ತಲಾಧಾರವಾಗಿದೆ. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ಟ್ರೈಕ್ಲೋರೋಸಿಲೇನ್ (SiHCl3, TCS) ಮತ್ತು ಎಥಿಲೀನ್ (C2H4) ಅನ್ನು ಮುಖ್ಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೂಲಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ TCS ಮತ್ತು C2H4 ಅನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮೂಲ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾರಜನಕ (N2) ಅನ್ನು n-ಟೈಪ್ ಡೋಪಿಂಗ್ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ (H2) ಅನ್ನು ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸುವ ಅನಿಲ ಮತ್ತು ವಾಹಕ ಅನಿಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ತಾಪಮಾನದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯು 1 600 ~1 660 ℃, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಒತ್ತಡವು 8×103 ~12×103 Pa, ಮತ್ತು H2 ವಾಹಕ ಅನಿಲ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು 100～140 L/min ಆಗಿದೆ.

 

೧.೩ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್ ಪರೀಕ್ಷೆ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ದಪ್ಪ ಮತ್ತು ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಸರಾಸರಿ ಮತ್ತು ವಿತರಣೆಯನ್ನು ನಿರೂಪಿಸಲು ಫೋರಿಯರ್ ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್ (ಉಪಕರಣ ತಯಾರಕ ಥರ್ಮಲ್‌ಫಿಷರ್, ಮಾದರಿ iS50) ಮತ್ತು ಪಾದರಸ ಪ್ರೋಬ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ಪರೀಕ್ಷಕ (ಉಪಕರಣ ತಯಾರಕ ಸೆಮಿಲ್ಯಾಬ್, ಮಾದರಿ 530L) ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು; ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಬಿಂದುವಿನ ದಪ್ಪ ಮತ್ತು ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು 5 ಮಿಮೀ ಅಂಚಿನ ತೆಗೆಯುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ವೇಫರ್‌ನ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ 45° ನಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯ ಉಲ್ಲೇಖ ಅಂಚಿನ ಸಾಮಾನ್ಯ ರೇಖೆಯನ್ನು ಛೇದಿಸುವ ವ್ಯಾಸದ ರೇಖೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಬಿಂದುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. 150 ಮಿಮೀ ವೇಫರ್‌ಗಾಗಿ, ಒಂದೇ ವ್ಯಾಸದ ರೇಖೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ 9 ಬಿಂದುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ (ಎರಡು ವ್ಯಾಸಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಲಂಬವಾಗಿರುತ್ತವೆ), ಮತ್ತು 200 ಮಿಮೀ ವೇಫರ್‌ಗಾಗಿ, ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ 21 ಬಿಂದುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನವನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್‌ನ ಮಧ್ಯದ ಪ್ರದೇಶ ಮತ್ತು ಅಂಚಿನ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ (5 ಮಿಮೀ ಅಂಚಿನ ತೆಗೆಯುವಿಕೆ) 30 μm×30 μm ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲು ಪರಮಾಣು ಬಲ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವನ್ನು (ಉಪಕರಣ ತಯಾರಕ ಬ್ರೂಕರ್, ಮಾದರಿ ಆಯಾಮ ಐಕಾನ್) ಬಳಸಲಾಯಿತು; ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ದೋಷಗಳನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈ ದೋಷ ಪರೀಕ್ಷಕ (ಉಪಕರಣ ತಯಾರಕ ಚೀನಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್) ಬಳಸಿ ಅಳೆಯಲಾಯಿತು. 3D ಇಮೇಜರ್ ಅನ್ನು ಕೆಫೆಂಗ್ವಾದಿಂದ ರಾಡಾರ್ ಸಂವೇದಕ (ಮಾದರಿ ಮಾರ್ಸ್ 4410 ಪ್ರೊ) ನಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ.