2 Experimentell Resultater an Diskussioun
2.1Epitaktesch SchichtDéckt an Uniformitéit
Epitaktesch Schichtdicke, Dotierungskonzentratioun an Uniformitéit sinn ee vun den Haaptindikatoren fir d'Qualitéit vun epitaktischen Waferen ze beuerteelen. Eng genee kontrolléierbar Dicke, Dotierungskonzentratioun an Uniformitéit am Wafer sinn de Schlëssel fir d'Leeschtung an d'Konsistenz vun ... ze garantéieren.SiC-Energieversuergungsapparater, an d'Dicke vun der epitaktischer Schicht an d'Uniformitéit vun der Dotierungskonzentratioun sinn och wichteg Basise fir d'Miessung vun der Prozesskapazitéit vun epitaktischen Ausrüstungen.
Figur 3 weist d'Dickeuniformitéit an d'Verdeelungskurve vun 150 mm an 200 mmSiC epitaxial Waferen. Aus der Figur kann een erkennen, datt d'Dickeverdeelungskurve vun der epitaktischer Schicht symmetresch ëm de Mëttelpunkt vum Wafer ass. D'epitaxial Prozesszäit ass 600 Sekonnen, déi duerchschnëttlech epitaktesch Schichtdicke vum 150 mm epitaktischen Wafer ass 10,89 µm, an d'Dickeuniformitéit ass 1,05%. No Berechnung ass d'epitaxial Wuestumsquote 65,3 µm/h, wat en typescht séiert epitaktisches Prozessniveau ass. Ënner der selwechter epitaktischer Prozesszäit ass d'epitaxial Schichtdicke vum 200 mm epitaktischen Wafer 10,10 µm, d'Dickeuniformitéit läit bannent 1,36%, an déi allgemeng Wuestumsquote ass 60,60 µm/h, wat liicht méi niddereg ass wéi d'epitaxial Wuestumsquote vun 150 mm. Dëst läit dorun, datt et e kloere Verloscht ënnerwee gëtt, wann d'Siliziumquell an d'Kuelestoffquell vum Virwärtspunkt vun der Reaktiounskammer duerch d'Waferuewerfläch bis zum Ofwärtspunkt vun der Reaktiounskammer fléissen, an d'Waferfläch vun 200 mm méi grouss ass wéi déi vun 150 mm. De Gas fléisst iwwer eng méi laang Distanz duerch d'Uewerfläch vum 200 mm Wafer, an de Quellgas, deen ënnerwee verbraucht gëtt, ass méi grouss. Ënner der Bedingung, datt de Wafer sech weider dréit, ass déi allgemeng Déckt vun der epitaktischer Schicht méi dënn, sou datt d'Wuesstumsquote méi lues ass. Am Allgemengen ass d'Déckteuniformitéit vun den epitaktischen Wafer vun 150 mm an 200 mm exzellent, an d'Veraarbechtungskapazitéit vun der Ausrüstung kann d'Ufuerderunge vun héichqualitativen Apparater erfëllen.
2.2 Dotierungskonzentratioun an Uniformitéit vun der epitaktischer Schicht
Figur 4 weist d'Uniformitéit vun der Dotierungskonzentratioun an d'Kurveverdeelung vun 150 mm an 200 mmSiC epitaxial WaferenWéi aus der Figur ze gesinn ass, huet d'Konzentratiounsverdeelungskurve um epitaktischen Wafer eng kloer Symmetrie am Verhältnes zum Zentrum vum Wafer. D'Dotierungskonzentratiounsuniformitéit vun den 150 mm an 200 mm epitaktischen Schichten ass 2,80% respektiv 2,66%, wat bannent 3% kontrolléiert ka ginn, wat en exzellenten Niveau fir ähnlech international Ausrüstung ass. D'Dotierungskonzentratiounskurve vun der epitaktischer Schicht ass an enger "W"-Form laanscht d'Duerchmiesserrichtung verdeelt, déi haaptsächlech vum Stroumfeld vum horizontalen Heisswand-Epitaxiofen bestëmmt gëtt, well d'Loftstroumrichtung vum horizontalen Loftstroum-Epitaxiofen vum Loftinlaat-Enn (upstream) ass a vum Downstream-Enn laminar duerch d'Waferuewerfläch fléisst; Well d'"Laangzäit-Ofbauquote" vun der Kuelestoffquell (C2H4) méi héich ass wéi déi vun der Siliziumquell (TCS), hëlt den tatsächlechen C/Si op der Waferuewerfläch beim Rotéiere graduell vum Rand bis an d'Mëtt of (d'Kuelestoffquell an der Mëtt ass manner), laut der "Kompetitivpositiounstheorie" vu C an N hëlt d'Dotierungskonzentratioun an der Mëtt vum Wafer graduell Richtung Rand of. Fir eng exzellent Konzentratiounsuniformitéit ze kréien, gëtt d'Kant N2 als Kompensatioun während dem epitaktischen Prozess bäigefüügt, fir den Ofbau vun der Dotierungskonzentratioun vun der Mëtt bis an d'Kant ze verlangsamen, sou datt déi final Dotierungskonzentratiounskurve eng "W"-Form huet.
2.3 Epitaktesch Schichtdefekter
Nieft der Déckt an der Dotierungskonzentratioun ass den Niveau vun der Kontroll vun den epitaktischen Schichtdefekter och e Kärparameter fir d'Miessung vun der Qualitéit vun epitaktischen Waferen an e wichtegen Indikator fir d'Prozesskapazitéit vun epitaktischen Ausrüstung. Och wann SBD a MOSFET ënnerschiddlech Ufuerderunge fir Defekter hunn, ginn déi méi offensichtlech Uewerflächenmorphologiedefekter wéi Dropdefekter, Dräieckdefekter, Karrottdefekter, Koméitdefekter, etc. als Killerdefekter vun SBD- a MOSFET-Bauelementer definéiert. D'Wahrscheinlechkeet vum Ausfall vu Chips mat dëse Defekter ass héich, dofir ass d'Kontroll vun der Unzuel vu Killerdefekter extrem wichteg fir d'Chipertragung ze verbesseren an d'Käschten ze reduzéieren. Figur 5 weist d'Verdeelung vu Killerdefekter vun 150 mm an 200 mm SiC epitaktischen Waferen. Ënner der Bedingung, datt et kee offensichtlecht Ongläichgewiicht am C/Si-Verhältnis gëtt, kënnen Karrottdefekter a Koméitdefekter grondsätzlech eliminéiert ginn, während Dropdefekter an Dräieckdefekter mat der Rengheetskontroll während dem Betrib vun epitaktischen Ausrüstung, dem Onreinheetsniveau vu Graphitdeeler an der Reaktiounskammer an der Qualitéit vum Substrat zesummenhänken. Aus der Tabelle 2 kann een erkennen, datt d'Killerdefektdicht vun epitaktischen Waferen vun 150 mm an 200 mm bannent 0,3 Partikelen/cm2 kontrolléiert ka ginn, wat e ganz gudde Wäert fir déiselwecht Zort Ausrüstung ass. De Kontrollniveau vun der fataler Defektdicht vun engem epitaktischen Wafer vun 150 mm ass besser wéi dee vun engem epitaktischen Wafer vun 200 mm. Dëst läit dorun, datt de Substratvirbereedungsprozess vun 150 mm méi reif ass wéi dee vun 200 mm, d'Substratqualitéit besser ass an den Onreinheetskontrollniveau vun der Graphitreaktiounskammer vun 150 mm besser ass.
2.4 Epitaktesch Wafer-Uewerflächenrauheet
Figur 6 weist d'AFM-Biller vun der Uewerfläch vun 150 mm an 200 mm SiC epitaktischen Waferen. Aus der Figur ass ze gesinn, datt d'Uewerflächenrout Ra vun 150 mm an 200 mm epitaktischen Waferen 0,129 nm respektiv 0,113 nm ass, an d'Uewerfläch vun der epitaktischer Schicht glat ass ouni offensichtlecht Makro-Schrëtt-Aggregatiounsphänomen. Dëst Phänomen weist, datt d'Wuesstum vun der epitaktischer Schicht ëmmer de Schrëtt-Floss-Wuesstumsmodus während dem ganze epitaktischen Prozess behält, an et gëtt keng Schrëtt-Aggregatioun. Et ass ze gesinn, datt duerch d'Benotzung vum optiméierten epitaktischen Wuesstumsprozess glat epitaktesch Schichten op 150 mm an 200 mm Substrater mat nidderegem Wénkel kritt kënne ginn.
3 Conclusioun
Déi 150 mm an 200 mm 4H-SiC homogen epitaktesch Wafere goufen erfollegräich op amerikanesche Substrater mat der selwer entwéckelter 200 mm SiC epitaktesch Wuessausrüstung preparéiert, an de homogenen epitaktische Prozess, deen fir 150 mm an 200 mm gëeegent ass, gouf entwéckelt. D'epitaxial Wuessrat kann méi wéi 60 μm/h sinn. Wärend d'Ufuerderunge fir Héichgeschwindegkeets-Epitaxie erfëllt ginn, ass d'Qualitéit vun den epitaktischen Wafere exzellent. D'Déckteuniformitéit vun den 150 mm an 200 mm SiC epitaktesch Wafere kann innerhalb vun 1,5% kontrolléiert ginn, d'Konzentratiounsuniformitéit ass manner wéi 3%, d'Dicht vun de fatale Defekter ass manner wéi 0,3 Partikelen/cm2, an d'Wurzelmëttelquadrat vun der epitaktischer Uewerflächenrauheet Ra ass manner wéi 0,15 nm. Déi wichtegst Prozessindikatoren vun den epitaktischen Wafere sinn op engem fortgeschrattenen Niveau an der Industrie.
Quell: Spezialausrüstung fir d'elektronesch Industrie
Auteur: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48. Fuerschungsinstitut vun der China Electronics Technology Group Corporation, Changsha, Hunan 410111)
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 04.09.2024