Amin'izao fotoana izao, ny indostrian'ny SiC dia miova avy amin'ny 150 mm (6 santimetatra) mankany 200 mm (8 santimetatra). Mba hanomezana fahafaham-po ny fangatahana maika ho an'ny wafers homoepitaxial SiC avo lenta amin'ny indostria, 150mm sy 200mm4H-SiC homoepitaxial wafersnomanina tamim-pahombiazana tamin'ny substrate an-trano tamin'ny fampiasana ny fitaovana fitomboana epitaxial 200mm SiC tsy miankina. Ny dingana homoepitaxial mety amin'ny 150mm sy 200mm dia novolavolaina, izay mety ho lehibe kokoa noho ny 60um/h ny tahan'ny fitomboan'ny epitaxial. Rehefa mihaona amin'ny epitaxy haingam-pandeha dia tsara ny kalitaon'ny wafer epitaxial. Ny hatevin'ny uniformity ny 150 mm sy 200 mmSiC epitaxial wafersazo fehezina ao anatin'ny 1.5%, ny fitovian'ny fifantohana dia latsaky ny 3%, ny hakitroky ny kilema mahafaty dia latsaky ny 0.3 poti / cm2, ary ny epitaxial surface roughness fakany dia midika fa efamira Ra dia latsaky ny 0.15nm, ary ny tondro dingana fototra rehetra dia eo amin'ny sehatry ny indostria.
Silicon Carbide (SiC)dia iray amin'ireo solontenan'ny taranaka fahatelo fitaovana semiconductor. Izy io dia manana ny toetran'ny tanjaky ny fahapotehana avo lenta, ny conductivity mafana tsara, ny hafainganam-pandehan'ny saturation elektronika lehibe, ary ny fanoherana taratra mahery vaika. Izy io dia nanitatra be ny fahaiza-manaon'ny angovo amin'ny fitaovana herinaratra ary afaka mahafeno ny fepetra takian'ny serivisy amin'ny taranaka manaraka amin'ny fitaovana elektronika herinaratra ho an'ny fitaovana manana hery avo, habe kely, hafanana avo, taratra avo ary toe-javatra faran'izay mafy. Afaka mampihena ny habaka izy io, mampihena ny fanjifana herinaratra ary mampihena ny fitakiana mangatsiaka. Nitondra fiovana revolisionera ho an'ny fiara angovo vaovao, fitaterana an-dalamby, smart grids ary sehatra hafa. Noho izany, ny semiconductor carbide silisiôma dia nanjary fantatra ho fitaovana tsara indrindra izay hitarika ny taranaka manaraka amin'ny fitaovana elektronika matanjaka. Tao anatin'ny taona vitsivitsy, noho ny fanohanan'ny politikam-pirenena ho an'ny fampandrosoana ny taranaka fahatelo semiconductor orinasa, ny fikarohana sy ny fampandrosoana sy ny fanorenana ny 150 mm SiC fitaovana orinasa rafitra dia tena vita tany Shina, ary ny fiarovana ny indostria rojo dia tena azo antoka. Noho izany, ny fifantohan'ny indostria dia nifindra tsikelikely ho amin'ny fanaraha-maso ny vidiny sy ny fanatsarana ny fahombiazany. Araka ny aseho ao amin'ny tabilao 1, raha ampitahaina amin'ny 150 mm, 200 mm SiC dia manana taham-pampiasana ambony kokoa, ary ny vokatra azo avy amin'ny sombin-tsakafo tokana dia azo ampitomboina in-1.8 eo ho eo. Aorian'ny fahamatoran'ny teknolojia dia azo ahena 30% ny vidin'ny famokarana chip tokana. Ny fandrosoana ara-teknolojia amin'ny 200 mm dia fomba mivantana amin'ny "fampihenana ny fandaniana sy ny fampitomboana ny fahombiazany", ary izany koa no fanalahidin'ny indostrian'ny semiconductor ao amin'ny fireneko mba "mihazakazaka" na "mitarika".
Tsy mitovy amin'ny fizotran'ny fitaovana Si,SiC semiconductor herinaratra fitaovanadia voahodina sy voaomana miaraka amin'ny sosona epitaxial ho vato fehizoro. Ny wafers epitaxial dia fitaovana fototra tena ilaina ho an'ny fitaovana herinaratra SiC. Ny kalitaon'ny sosona epitaxial dia mamaritra mivantana ny vokatry ny fitaovana, ary ny vidiny dia mitentina 20% amin'ny vidin'ny famokarana chip. Noho izany, ny fitomboan'ny epitaxial dia rohy manelanelana tena ilaina amin'ny fitaovana herinaratra SiC. Ny fetra ambony amin'ny haavon'ny fizotran'ny epitaxial dia faritana amin'ny fitaovana epitaxial. Amin'izao fotoana izao, ny mari-pahaizana localization ny 150mm SiC epitaxial fitaovana any Shina dia somary avo, fa ny ankapobeny layout ny 200mm lags ao ambadiky ny iraisam-pirenena amin'ny fotoana iray ihany. Noho izany, mba hamahana ny filàna maika sy ny olana bottleneck amin'ny famokarana fitaovana epitaxial lehibe sy avo lenta ho an'ny fampandrosoana ny indostrian'ny semiconductor an-trano taranaka fahatelo, ity taratasy ity dia mampiditra ny fitaovana epitaxial 200 mm SiC izay nahomby tamin'ny fireneko, ary mandalina ny fizotran'ny epitaxial. Amin'ny optimizing ny dingana masontsivana toy ny dingana mari-pana, ny entona entona mikoriana tahan'ny, C/Si tahan'ny, sns, ny fifantohana uniformity <3%, hateviny tsy fanamiana <1.5%, roughness Ra <0.2 nm sy mahafaty kilema hakitroky <0.3 grains/cm2 amin'ny 150 mm sy 200 mm SiC epitaxial wafers 200 mm SiC epitaxial 2000 mm tsy miankina novolavolaina silicon20000 mivelatra. Ny haavon'ny fizotry ny fitaovana dia afaka mahafeno ny filan'ny fanomanana fitaovana herinaratra SiC avo lenta.
1 Fanandramana
1.1 Fitsipiky nySiC epitaxialDINGANA
Ny fizotry ny fitomboan'ny homoepitaxial 4H-SiC dia ahitana dingana lehibe 2, izany hoe, ny hafanana ambony amin'ny toerana misy ny substrate 4H-SiC sy ny dingan'ny fanodinana etona simika homogeneous. Ny tena tanjona amin'ny substrate in-situ etching dia ny hanaisotra ny subsurface fahasimbana ny substrate aorian'ny wafer polishing, residual polishing ranon-javatra, poti sy ny oksizenina sosona, ary tsy tapaka rafitra atomika dingana azo miforona eo amin'ny substrate ambonin'ny etching. Ny etching an-toerana dia matetika atao amin'ny atmosfera hydrogène. Araka ny fepetra takian'ny dingana, dia azo ampiana entona fanampiny kely ihany koa, toy ny chloride hydrogène, propane, ethylene na silane. Ny mari-pana amin'ny etching hydrogène in-situ dia amin'ny ankapobeny mihoatra ny 1 600 ℃, ary ny fanerena ny efitrano fanehoan-kevitra amin'ny ankapobeny dia fehezin'ny 2 × 104 Pa mandritra ny dingan'ny etching.
Taorian'ny substrate ambonin'ny dia mavitrika amin'ny in-situ etching, dia miditra amin'ny hafanana avo simika etona deposition dingana, izany hoe, ny fitomboana loharano (toy ny ethylene / propane, TCS / silane), doping loharano (n-karazana doping loharano azota, p-karazana doping loharano TMAl), ary ny fanampiny entona toy ny hydrogène klôro ny entona mitondra amin'ny alalan'ny entona hidrôzenina mikoriana lehibe. Aorian'ny fihetsiky ny entona ao amin'ny efitrano fanehoan-kevitra amin'ny hafanana avo, ny ampahany amin'ny mpialoha lalana dia mihetsika amin'ny simika sy adsorbs amin'ny tampon'ny wafer, ary ny kristaly tokana homogeneous 4H-SiC epitaxial sosona miaraka amin'ny fifantohana doping manokana, ny hateviny manokana ary ny kalitao avo kokoa dia miforona eo amin'ny substrate amin'ny fampiasana ny substrate tokana 4H-SiC substrate. Taorian'ny fikarohana ara-teknika nandritra ny taona maro, ny teknolojia homoepitaxial 4H-SiC dia efa matotra ary ampiasaina betsaka amin'ny famokarana indostrialy. Ny teknolojia homoepitaxial 4H-SiC be mpampiasa indrindra eran'izao tontolo izao dia manana toetra roa mahazatra:
(1) Amin'ny fampiasana ny off-axis (mifandray amin'ny <0001> fiaramanidina kristaly, mankany amin'ny <11-20> fitarihana kristaly) oblique cut substrate ho môdely, ny sosona epitaxial 4H-SiC kristaly tokana tsy misy loto tsy misy loto dia apetraka amin'ny substrate amin'ny endriky ny fomba fitomboan'ny dingana. Ny fitomboan'ny homoepitaxial 4H-SiC tany am-boalohany dia nampiasa substrate kristaly tsara, izany hoe ny <0001> Si fiaramanidina ho an'ny fitomboana. Ny hakitroky ny dingana atomika eo ambonin'ny substrate krystaly tsara dia ambany ary malalaka ny terrace. Ny fitomboan'ny nucleation amin'ny lafiny roa dia mora mitranga mandritra ny fizotran'ny epitaxy mba hamoronana kristaly 3C SiC (3C-SiC). Amin'ny alàlan'ny fanapahana tsy misy axis, avo lenta, avo lenta ny dingana atomika sakan'ny terrace dia azo ampidirina amin'ny tampon'ny substrate 4H-SiC <0001>, ary ny precursor adsorbed dia afaka manatratra tsara ny toerana misy ny dingana atomika miaraka amin'ny angovo ambany ambany amin'ny alàlan'ny diffusion. Eo amin'ny dingana, ny toeran'ny fatorana atôma / molekiola mpialoha lalana dia tsy manam-paharoa, ka amin'ny fomba fitomboan'ny dingana mikoriana, ny sosona epitaxial dia afaka mandova tsara ny filaharan'ny sivana atomika roa sosona Si-C amin'ny substrate mba hamoronana kristaly tokana miaraka amin'ny dingana kristaly mitovy amin'ny substrate.
(2) Ny fitomboan'ny epitaxial haingam-pandeha dia tratra amin'ny fampidirana loharano silisiôma misy chlorine. Ao amin'ny rafitra fanapotehana etona simika SiC mahazatra, silane sy propane (na ethylene) no loharanon'ny fitomboana lehibe. Ao amin'ny dingan'ny fampitomboana ny tahan'ny fitomboana amin'ny alalan'ny fampitomboana ny tahan'ny fitomboana loharanon-karena, satria ny equilibrium ampahany tsindry ny singa silisiôma mitombo hatrany, dia mora ny mamorona silisiôma clusters amin'ny homogeneous entona dingana nucleation, izay mampihena be ny tahan'ny fampiasana ny silisiôma loharano. Ny fananganana cluster silisiôma dia mametra be ny fanatsarana ny taham-pitomboan'ny epitaxial. Mandritra izany fotoana izany, ny kluster silisiôma dia mety hanelingelina ny fitomboan'ny dingana ary miteraka tsy fahampian-tsakafo. Mba hialana amin'ny fatran'ny gazy homogeneous sy hampitombo ny taham-pitomboan'ny epitaxial, ny fampidirana loharano silisiôma mifototra amin'ny klôro dia amin'izao fotoana izao no fomba mahazatra hampitombo ny tahan'ny fitomboan'ny epitaxial 4H-SiC.
1.2 200 mm (8-inch) SiC fitaovana epitaxial sy ny fepetran'ny dingana
Ny andrana voalaza ato amin'ity taratasy ity dia natao tamin'ny 150/200 mm (6/8-inch) mifanentana amin'ny rindrina mafana monolithic horizontaly SiC epitaxial fitaovana tsy miankina novolavolain'ny 48th Institute of China Electronics Technology Group Corporation. Ny lafaoro epitaxial dia manohana ny fandefasana sy fandefasana wafer mandeha ho azy tanteraka. Ny sary 1 dia kisary schematic amin'ny rafitra anatiny ao amin'ny efitrano fanehoan-kevitry ny fitaovana epitaxial. Araka ny aseho amin'ny sary 1, ny rindrina ivelany amin'ny efitrano fanehoan-kevitra dia lakolosy quartz miaraka amin'ny interlayer mangatsiatsiaka amin'ny rano, ary ny ao anaty lakolosy dia efitrano fanehoan-kevitra mafana amin'ny hafanana, izay ahitana ny insulation mafana amin'ny karbaona tsapany, ny lavaka graphite manokana amin'ny fahadiovana, ny graphite entona-mitsingevana miodina fototra, sns. efi-trano ao anatin'ny lakolosy dia electromagnetically mafana amin'ny antonony-frequency induction hery famatsiana. Araka ny asehon'ny sary 1 (b), ny entona mpitatitra, ny entona fanehoan-kevitra, ary ny entona doping dia mikoriana amin'ny alàlan'ny entona manify amin'ny fikorianan'ny laminar mitsivalana avy any ambony amin'ny efitrano fanehoan-kevitra mankany amin'ny midina amin'ny efitrano fanehoan-kevitra ary avoaka amin'ny faran'ny entona rambony. Mba hahazoana antoka ny tsy fitoviana ao anatin'ny wafer, ny wafer entin'ny rivotra mitsingevana fototra dia mihodina foana mandritra ny dingana.
Ny substrate ampiasaina amin'ny andrana dia ara-barotra 150 mm, 200 mm (6 santimetatra, 8 santimetatra) <1120> fitarihana 4 ° off-zoro conductive n-karazana 4H-SiC sosona roa sosona SiC substrate novokarin'ny Shanxi Shuoke Crystal. Trichlorosilane (SiHCl3, TCS) sy ethylene (C2H4) dia ampiasaina ho loharanon'ny fitomboana lehibe amin'ny andrana, anisan'izany ny TCS sy C2H4 ampiasaina ho loharano silisiôma sy loharano karbônina, ny azota madio (N2) dia ampiasaina ho loharano doping-n-karazana, ary ny hydrogène (H2) dia ampiasaina ho entona dilution sy entona mitondra. Ny mari-pana amin'ny dingana epitaxial dia 1 600 ~ 1 660 ℃, ny fanerena ny dingana dia 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa, ary ny taham-pandehan'ny entona H2 dia 100 ~ 140 L / min.
1.3 Fitsapana wafer epitaxial sy famaritana
Fourier infrared spectrometer (fitaovana mpanamboatra Thermalfisher, modely iS50) sy ny merkuri probe concentration tester (fitaovana mpanamboatra Semilab, modely 530L) dia nampiasaina mba hamaritana ny antonony sy ny fizarana ny hatevin'ny sosona epitaxial sy ny doping concentration; ny hatevin'ny sy ny doping fifantohana ny teboka tsirairay ao amin'ny sosona epitaxial dia nofaritana tamin'ny alalan'ny fakana teboka eo amin'ny savaivony tsipika intersecting ny ara-dalàna ny sisiny reference lehibe amin'ny 45 ° eo afovoan'ny wafer miaraka amin'ny 5 mm fanesorana sisiny. Ho an'ny wafer 150 mm, teboka 9 no nalaina niaraka tamin'ny tsipika iray savaivony (ny diametre roa dia mifanandrify), ary ho an'ny wafer 200 mm dia isa 21 no nalaina, araka ny asehon'ny sary 2. Ny microscope atomika (mpanamboatra fitaovana Bruker, modely Dimension Icon) dia nampiasaina mba hisafidianana faritra 30 μm amin'ny faritra afovoany × 30 μm (mm faritra afovoany × 30 μm). fanesorana) ny wafer epitaxial mba hitsapana ny hamafin'ny epitaxial; Ny lesoka amin'ny sosona epitaxial dia norefesina tamin'ny alàlan'ny tester defect surface (mpanamboatra fitaovana China Electronics Ny mpaka sary 3D dia nampiavaka ny sensor radar (modely Mars 4410 pro) avy amin'i Kefenghua.
Fotoana fandefasana: Sep-04-2024