Niha, pîşesaziya SiC ji 150 mm (6 înç) ber bi 200 mm (8 înç) ve diçe. Ji bo ku daxwaza lezgîn a ji bo waflên homoepitaksiyal ên SiC yên mezin û bi kalîte bilind di pîşesaziyê de were bicîhanîn, waflên homoepitaksiyal ên SiC yên 150 mm û 200 mm têne bikar anîn.Waflên homoepitaksiyal ên 4H-SiCbi serkeftî li ser substratên navxweyî bi karanîna alavên mezinbûna epitaksiyal ên SiC 200 mm yên ku bi awayekî serbixwe hatine pêşve xistin hatin amadekirin. Pêvajoyek homoepitaksiyal a minasib ji bo 150 mm û 200 mm hate pêşve xistin, ku tê de rêjeya mezinbûna epitaksiyal dikare ji 60um/h mezintir be. Dema ku digihîje epitaksiyal a bilez, kalîteya wafera epitaksiyal pir baş e. Yekrengiya stûriyê ya 150 mm û 200 mmWaflên epitaksiyal ên SiCdikare di nav 1.5% de were kontrol kirin, yekrengiya konsantrasyonê ji 3% kêmtir e, dendika kêmasiyên kujer ji 0.3 perçe/cm2 kêmtir e, û rêjeya navînî ya çargoşeya kokê ya rûbera epitaksiyal Ra ji 0.15nm kêmtir e, û hemî nîşaneyên pêvajoya bingehîn di asta pêşkeftî ya pîşesaziyê de ne.
Karbîda Sîlîkonê (SiC)yek ji nûnerên materyalên nîvconductor ên nifşa sêyemîn e. Taybetmendiyên wê hêza qada şikestinê ya bilind, guhêrbariya germî ya hêja, leza drifta têrbûna elektronê ya mezin, û berxwedana tîrêjê ya bihêz hene. Kapasîteya hilberandina enerjiyê ya cîhazên hêzê pir berfireh kiriye û dikare hewcedariyên karûbarê nifşa din a alavên elektronîkî yên hêzê ji bo cîhazên bi hêza bilind, mezinahiya piçûk, germahiya bilind, tîrêjiya bilind û şert û mercên din ên ekstrem bicîh bîne. Ew dikare cîh kêm bike, xerckirina enerjiyê kêm bike û hewcedariyên sarkirinê kêm bike. Wê guhertinên şoreşgerî anî wesayîtên enerjiyê yên nû, veguhastina trênê, torên jîr û warên din. Ji ber vê yekê, nîvconductorên karbîda silîkonê wekî materyalê îdeal hatine nas kirin ku dê pêşengiya nifşa din a cîhazên elektronîkî yên hêza bilind bike. Di salên dawî de, bi saya piştgiriya siyaseta neteweyî ji bo pêşkeftina pîşesaziya nîvconductor a nifşa sêyemîn, lêkolîn û pêşkeftin û avakirina pergala pîşesaziya cîhaza SiC ya 150 mm li Çînê bi bingehîn qediya ye, û ewlehiya zincîra pîşesaziyê bi bingehîn hatiye garantî kirin. Ji ber vê yekê, bala pîşesaziyê hêdî hêdî ber bi kontrola lêçûn û başkirina karîgeriyê ve çûye. Wekî ku di Tabloya 1-ê de tê nîşandan, li gorî 150 mm, rêjeya bikaranîna qiraxa SiC ya 200 mm bilindtir e, û hilberîna çîpên wafer ên yekane dikare bi qasî 1.8 carî zêde bibe. Piştî ku teknoloji gihîştiye, lêçûna çêkirina çîpek yekane dikare bi rêjeya 30% kêm bibe. Pêşketina teknolojîk a 200 mm rêyek rasterast e ji bo "kêmkirina lêçûnan û zêdekirina karîgeriyê", û ew di heman demê de mifteya pîşesaziya nîvconductor a welatê min e ku "paralel bimeşe" an jî "pêşengiyê" bike.
Cûda ji pêvajoya cîhaza Si,Amûrên hêza nîvconductor SiChemû bi qatên epîtaksîyal wekî kevirê bingehîn têne pêvajokirin û amadekirin. Waflên epîtaksîyal ji bo cîhazên hêza SiC materyalên bingehîn ên girîng in. Kalîteya qata epîtaksîyal rasterast berhema cîhazê diyar dike, û lêçûna wê ji sedî 20ê lêçûna çêkirina çîpê pêk tîne. Ji ber vê yekê, mezinbûna epîtaksîyal di cîhazên hêza SiC de girêdanek navîn a girîng e. Sînorê jorîn ê asta pêvajoya epîtaksîyal ji hêla alavên epîtaksîyal ve tê destnîşankirin. Niha, pileya herêmîbûna alavên epîtaksîyal ên 150mm SiC li Çînê nisbeten bilind e, lê di heman demê de nexşeya giştî ya 200mm li paş asta navneteweyî ye. Ji ber vê yekê, ji bo çareserkirina hewcedariyên lezgîn û pirsgirêkên tengav ên hilberîna materyalên epîtaksîyal ên mezin û bi kalîte ji bo pêşxistina pîşesaziya nîvconductor a nifşa sêyemîn a navxweyî, ev gotar alavên epîtaksîyal ên 200 mm SiC yên ku bi serkeftî li welatê min hatine pêşxistin dide nasîn, û pêvajoya epîtaksîyal lêkolîn dike. Bi baştirkirina parametreyên pêvajoyê yên wekî germahiya pêvajoyê, rêjeya herikîna gaza hilgir, rêjeya C/Si, û hwd., yekrengiya konsantrasyonê <3%, neyekrengiya qalindahiyê <1.5%, hişkiya Ra <0.2 nm û dendika kêmasiyên kujer <0.3 dan/cm2 ya waflên epitaksiyal ên SiC yên 150 mm û 200 mm bi firna epitaksiyal a silicon carbide ya 200 mm ya bi awayekî serbixwe hatî pêşve xistin, tê bidestxistin. Asta pêvajoya alavan dikare hewcedariyên amadekirina cîhaza hêza SiC ya bi kalîte bilind bicîh bîne.
1 Ceribandin
1.1 PrensîbaSiC epitaksiyaldoz
Pêvajoya mezinbûna homoepitaksiyal a 4H-SiC bi giranî du gavên sereke dihewîne, ango, gravkirina di cîh de ya germahiya bilind a substrata 4H-SiC û pêvajoya danîna buhara kîmyewî ya homojen. Armanca sereke ya gravkirina di cîh de ya substratê ew e ku zirara binê erdê ya substratê piştî cilkirina wafer, şilava cilkirinê ya mayî, perçe û qata oksîdê were rakirin, û avahiyek gava atomî ya rêkûpêk dikare li ser rûyê substratê bi gravkirinê were çêkirin. Gravkirina di cîh de bi gelemperî di atmosferek hîdrojenê de tê kirin. Li gorî hewcedariyên pêvajoya rastîn, mîqdarek piçûk ji gaza alîkar jî dikare were zêdekirin, wek hîdrojen klorîd, propan, etîlen an sîlan. Germahiya gravkirina hîdrojenê ya di cîh de bi gelemperî ji 1600 ℃ jortir e, û zexta odeya reaksiyonê bi gelemperî di dema gravkirinê de di bin 2×104 Pa de tê kontrol kirin.
Piştî ku rûyê substratê bi gravkirina di cîh de tê çalak kirin, ew dikeve pêvajoya danîna buxara kîmyewî ya germahiya bilind, ango çavkaniya mezinbûnê (wek etîlen/propan, TCS/sîlan), çavkaniya dopingê (nîtrojena çavkaniya dopingê ya tîpa-n, çavkaniya dopingê ya tîpa-p TMAl), û gaza alîkar wekî hîdrojen klorîd bi rêya herikînek mezin a gaza hilgir (bi gelemperî hîdrojen) ber bi odeya reaksiyonê ve têne veguhastin. Piştî ku gaz di odeya reaksiyonê ya germahiya bilind de reaksiyonê dike, beşek ji pêşgir bi awayekî kîmyewî reaksiyonê dike û li ser rûyê waferê adsorbe dibe, û çînek epîtaksîyal a 4H-SiC ya yek-krîstal a homojen bi konsantrasyona dopingê ya taybetî, qalindahiya taybetî û kalîteya bilindtir li ser rûyê substratê bi karanîna substrata 4H-SiC ya yek-krîstal wekî şablonek tê çêkirin. Piştî salên lêgerîna teknîkî, teknolojiya homoepîtaksîyal a 4H-SiC bi bingehîn gihîştiye û di hilberîna pîşesaziyê de bi berfirehî tê bikar anîn. Teknolojiya homoepîtaksîyal a 4H-SiC ya herî berfireh li cîhanê du taybetmendiyên tîpîk hene:
(1) Bi karanîna substrateke qutkirî ya oblîk a ji derveyî eksena (li gorî plana krîstalê <0001>, ber bi rêça krîstalê <11-20>) wekî şablon, çînek epitaksiyal a 4H-SiC ya krîstala yekane ya paqijiya bilind bêyî qirêjî li ser substratê bi awayê moda mezinbûna herikîna gav bi gav tê danîn. Mezinbûna homoepitaksiyal a 4H-SiC ya destpêkê substratek krîstala erênî, ango plana Si <0001> ji bo mezinbûnê bikar anî. Tîrbûna gavên atomî li ser rûyê substrata krîstala erênî kêm e û teras fireh in. Mezinbûna navokî ya du-alî di dema pêvajoya epitaksiyayê de bi hêsanî çêdibe da ku krîstala SiC ya 3C (3C-SiC) çêbike. Bi qutkirina ji derveyî eksena, gavên atomî yên bi firehiya terasê ya teng û densiteya bilind dikarin li ser rûyê substrata 4H-SiC <0001> werin danîn, û pêşengê adsorbekirî dikare bi bandor bi enerjiya rûyê ya nisbeten kêm bi rêya belavbûna rûyê bigihîje pozîsyona gava atomî. Di gavê de, pozîsyona girêdana atom/koma molekulî ya pêşeng bêhempa ye, ji ber vê yekê di moda mezinbûna herikîna gavê de, qata epîtaksîyal dikare bi rengek bêkêmasî rêza komkirina qata atomî ya ducarî ya Si-C ya substratê mîras bigire da ku krîstalek yekane bi heman qonaxa krîstalê wekî substratê çêbike.
(2) Mezinbûna epitaksiyal a bilez bi danasîna çavkaniyek silîkonê ya ku klor tê de heye tê bidestxistin. Di pergalên depoya buhara kîmyewî ya SiC ya kevneşopî de, silan û propan (an etîlen) çavkaniyên sereke yên mezinbûnê ne. Di pêvajoya zêdekirina rêjeya mezinbûnê de bi zêdekirina rêjeya herikîna çavkaniya mezinbûnê, ji ber ku zexta qismî ya hevsengiya pêkhateya silîkonê berdewam dike ku zêde bibe, bi hêsanî komên silîkonê bi navika qonaxa gazê ya homojen têne çêkirin, ku rêjeya karanîna çavkaniya silîkonê bi girîngî kêm dike. Avabûna komên silîkonê başbûna rêjeya mezinbûna epitaksiyal pir sînordar dike. Di heman demê de, komên silîkonê dikarin mezinbûna herikîna gavê xera bikin û bibin sedema navika xelet. Ji bo ku ji navika qonaxa gazê ya homojen dûr bikevin û rêjeya mezinbûna epitaksiyal zêde bikin, danasîna çavkaniyên silîkonê yên li ser bingeha klorê niha rêbaza sereke ye ji bo zêdekirina rêjeya mezinbûna epitaksiyal a 4H-SiC.
1.2 Amûr û şert û mercên pêvajoyê yên epitaksiyal ên SiC 200 mm (8 înç)
Ceribandinên ku di vê gotarê de hatine vegotin hemî li ser alavên epitaksiyal ên SiC yên dîwarê germ ê horizontal ê monolîtîk ê 150/200 mm (6/8-inch) ên lihevhatî hatine kirin ku bi awayekî serbixwe ji hêla Enstîtuya 48-an a Korporasyona Koma Teknolojiya Elektronîkê ya Çînê ve hatine pêşve xistin. Firna epitaksiyal piştgirîya barkirin û dakêşana waferê ya bi tevahî otomatîk dike. Wêne 1 diyagramek şematîk a avahiya navxweyî ya odeya reaksiyonê ya alavên epitaksiyal e. Wekî ku di Wêne 1-ê de tê xuyang kirin, dîwarê derve yê odeya reaksiyonê zengek quartz e ku xwedan navberek bi avê sar dibe, û hundurê zengilê odeyek reaksiyonê ya germahiya bilind e, ku ji hestiya karbonê ya îzolekirina germî, valahiya grafîtê ya taybetî ya paqijiya bilind, bingehek zivirî ya gaza grafîtê, û hwd pêk tê. Tevahiya zengila quartz bi bobînek enduksîyonê ya silindirî hatiye nixumandin, û odeya reaksiyonê ya di hundurê zengilê de bi dabînkirina hêza enduksîyonê ya frekansa navîn bi awayekî elektromagnetîk tê germ kirin. Wekî ku di Şekil 1 (b) de tê nîşandan, gaza hilgir, gaza reaksiyonê, û gaza dopîngê hemî bi awayekî horizontal a laminar di nav rûyê waferê de ji jorê odeya reaksiyonê ber bi jêrê odeya reaksiyonê ve diherikin û ji dawiya gaza dûvikê têne derxistin. Ji bo misogerkirina yekrengiya di nav waferê de, wafera ku ji hêla bingeha hewaya şemitok ve tê hilgirtin di dema pêvajoyê de her gav tê zivirandin.
Substrata ku di ceribandinê de hatiye bikaranîn substratek SiC ya du alî ya cilkirî ya bazirganî ya 150 mm, 200 mm (6 înç, 8 înç) <1120> arasteya 4°-off-goşeyî ya guhêrbar a tîpa-n 4H-SiC ye ku ji hêla Shanxi Shuoke Crystal ve hatiye hilberandin. Trîklorosîlan (SiHCl3, TCS) û etîlen (C2H4) wekî çavkaniyên sereke yên mezinbûnê di ceribandina pêvajoyê de têne bikar anîn, ku di nav wan de TCS û C2H4 wekî çavkaniya silîkon û çavkaniya karbonê bi rêzê ve têne bikar anîn, nîtrojena paqijiya bilind (N2) wekî çavkaniya dopîngkirina tîpa-n tê bikar anîn, û hîdrojen (H2) wekî gaza şilkirinê û gaza hilgir tê bikar anîn. Rêjeya germahiyê ya pêvajoya epitaksiyal 1600 ~1660 ℃ ye, zexta pêvajoyê 8×103 ~12×103 Pa ye, û rêjeya herikîna gaza hilgir a H2 100~140 L/min e.
1.3 Ceribandin û taybetmendiya waferên epitaksiyal
Spektrometreya înfrared a Fourier (hilberînerê alavan Thermalfisher, modela iS50) û amûra ceribandina konsantrasyona sonda zîvê (hilberînerê alavan Semilab, modela 530L) ji bo destnîşankirina navînî û belavbûna qalindahiya qata epîtaksîyal û konsantrasyona dopingê hatin bikar anîn; qalindahî û konsantrasyona dopingê ya her xalekê di qata epîtaksîyal de bi girtina xalan li ser xeta diameterê ku xeta normal a qiraxa referansa sereke di 45° de li navenda waferê bi rakirina qiraxa 5 mm diqelişe, hat destnîşankirin. Ji bo waferek 150 mm, 9 xal li ser xêzek diameterê ya yekane hatin girtin (du diameter bi hev re perpendîkular bûn), û ji bo waferek 200 mm, 21 xal hatin girtin, wekî ku di Wêne 2 de tê xuyang kirin. Mîkroskopek hêza atomî (hilberînerê alavan Bruker, modela Dimension Icon) ji bo hilbijartina deverên 30 μm×30 μm li devera navendê û devera qiraxê (rakirina qiraxa 5 mm) ya wafera epîtaksîyal ji bo ceribandina hişkbûna rûyê qata epîtaksîyal hat bikar anîn; kêmasiyên qata epitaksiyal bi karanîna amûrek ceribandina kêmasiyên rûyê (hilberînerê amûran China Electronics) hatin pîvandin. Wênekêşa 3D bi sensorek radarê (modela Mars 4410 pro) ji Kefenghua hate taybetmendîkirin.
Dema şandinê: Îlon-04-2024