Amin'izao fotoana izao, miova avy amin'ny 150 mm (6 santimetatra) ho 200 mm (8 santimetatra) ny indostrian'ny SiC. Mba hamenoana ny fangatahana maika ho an'ny wafers homoepitaxial SiC lehibe sy avo lenta ao amin'ny indostria, dia misy 150mm sy 200mm.Wafers homoepitaxial 4H-SiCdia nomanina tamim-pahombiazana tamin'ny substrates an-trano tamin'ny fampiasana fitaovana fitomboana epitaxial SiC 200mm novolavolaina tsy miankina. Noforonina ny dingana homoepitaxial mety amin'ny 150mm sy 200mm, izay mety ho mihoatra ny 60um/ora ny tahan'ny fitomboana epitaxial. Na dia mahafeno ny epitaxy haingam-pandeha aza, dia tena tsara ny kalitaon'ny wafer epitaxial. Ny hateviny mitovy amin'ny 150 mm sy 200 mmWafer epitaxial SiCAzo fehezina ao anatin'ny 1.5%, latsaky ny 3% ny fitoviana amin'ny fifantohana, latsaky ny 0.3 poti/cm2 ny hakitroky ny lesoka mahafaty, ary latsaky ny 0.15nm ny harafesina epitaxial amin'ny velaran-tany fototra Ra, ary ny tondro rehetra amin'ny dingana fototra dia amin'ny ambaratonga mandroso amin'ny indostria.
Karbida silikônina (SiC)Iray amin'ireo solontenan'ny fitaovana semiconductor taranaka fahatelo. Manana toetra mampiavaka ny tanjaka avo lenta amin'ny sehatry ny fahapotehana izy io, ny conductivity mafana tsara, ny hafainganam-pandehan'ny fivezivezen'ny elektrôna lehibe, ary ny fanoherana ny taratra mahery vaika. Nanitatra be ny fahafahan'ny fitaovana fanodinana angovo izy io ary afaka mahafeno ny fepetra takian'ny fitaovana elektronika herinaratra taranaka manaraka ho an'ny fitaovana manana hery avo lenta, habe kely, mari-pana avo lenta, taratra avo lenta ary toe-javatra tafahoatra hafa. Afaka mampihena ny toerana, mampihena ny fanjifana herinaratra ary mampihena ny filàna fampangatsiahana. Nitondra fiovana revolisionera ho an'ny fiara angovo vaovao, fitaterana an-dalamby, tambajotra marani-tsaina ary sehatra hafa izy io. Noho izany, ny semiconductor silicon carbide dia nanjary fantatra ho fitaovana tonga lafatra izay hitarika ny taranaka manaraka amin'ny fitaovana elektronika herinaratra avo lenta. Tato anatin'ny taona vitsivitsy, noho ny fanohanan'ny politika nasionaly ho an'ny fampandrosoana ny indostrian'ny semiconductor taranaka fahatelo, ny fikarohana sy ny fampandrosoana ary ny fananganana ny rafitra indostrian'ny fitaovana SiC 150 mm dia vita tany Shina, ary ny fiarovana ny rojo indostrialy dia azo antoka. Noho izany, ny fifantohan'ny indostria dia nifindra tsikelikely tamin'ny fanaraha-maso ny vidiny sy ny fanatsarana ny fahombiazana. Araka ny aseho ao amin'ny Tabilao 1, raha ampitahaina amin'ny 150 mm, ny SiC 200 mm dia manana tahan'ny fampiasana sisiny ambony kokoa, ary ny vokatra avy amin'ny puce wafer tokana dia azo ampitomboina in-1.8 eo ho eo. Rehefa matotra ny teknolojia, ny vidin'ny fanamboarana puce tokana dia azo ahena 30%. Ny fandrosoana ara-teknolojian'ny 200 mm dia fomba mivantana "fampihenana ny vidiny sy fampitomboana ny fahombiazana", ary izany koa no fanalahidy ho an'ny indostrian'ny semiconductor ao amin'ny fireneko mba "hihazakazaka mifanitsy" na "mitarika" mihitsy aza.
Hafa noho ny fizotran'ny fitaovana Si,Fitaovana herinaratra semiconductor SiCVoahodina sy voaomana amin'ny sosona epitaxial ho vato fehizoro avokoa ireo. Akora fototra tena ilaina amin'ny fitaovana herinaratra SiC ny wafers epitaxial. Ny kalitaon'ny sosona epitaxial no mamaritra mivantana ny vokatra azo avy amin'ny fitaovana, ary ny vidiny dia mitentina 20% amin'ny vidin'ny fanamboarana puce. Noho izany, ny fitomboan'ny epitaxial dia rohy mpanelanelana tena ilaina amin'ny fitaovana herinaratra SiC. Ny fetra ambony amin'ny haavon'ny fizotran'ny epitaxial dia voafaritry ny fitaovana epitaxial. Amin'izao fotoana izao, ny haavon'ny toerana misy ny fitaovana epitaxial SiC 150mm any Shina dia somary avo lenta, saingy ny firafitry ny 200mm amin'ny ankapobeny dia taraiky amin'ny sehatra iraisam-pirenena. Noho izany, mba hamahana ny filàna maika sy ny olana momba ny sakana amin'ny famokarana fitaovana epitaxial habe lehibe sy avo lenta ho an'ny fampandrosoana ny indostrian'ny semiconductor taranaka fahatelo ao an-toerana, ity lahatsoratra ity dia mampiditra ny fitaovana epitaxial SiC 200 mm novolavolaina tamim-pahombiazana tao amin'ny fireneko, ary mandalina ny fizotran'ny epitaxial. Amin'ny alàlan'ny fanatsarana ireo masontsivana momba ny fizotran'ny asa toy ny mari-pana, ny tahan'ny fikorianan'ny entona mpitatitra, ny tahan'ny C/Si, sns., dia azo ny fitoviana fifantohana <3%, ny tsy fitoviana hatevina <1.5%, ny harato Ra <0.2 nm ary ny hakitroky ny lesoka mahafaty <0.3 grains/cm2 amin'ny wafers epitaxial SiC 150 mm sy 200 mm miaraka amin'ny lafaoro epitaxial silicon carbide 200 mm novolavolaina tsy miankina. Ny haavon'ny fizotran'ny fitaovana dia afaka mamaly ny filàn'ny fanomanana fitaovana herinaratra SiC avo lenta.
Andrana 1
1.1 Fitsipiky nySiC epitaxialDINGANA
Ny dingana fitomboana homoepitaxial 4H-SiC dia misy dingana lehibe 2, dia ny fanesorana ny substrate 4H-SiC amin'ny hafanana avo lenta sy ny fametrahana etona simika homogeneous. Ny tanjona lehibe amin'ny fanesorana ny fahasimbana ambanin'ny substrate aorian'ny fanadiovana wafer, ny ranoka fanadiovana sisa tavela, ny poti-javatra ary ny sosona oksida, ary azo atao ny mamorona rafitra dingana atomika mahazatra eo amin'ny velaran'ny substrate amin'ny alàlan'ny fanesorana. Ny fanesorana in-situ dia matetika atao ao anaty atmosfera hidrôzenina. Araka ny fepetra takian'ny dingana tena izy, dia azo ampiana entona fanampiny kely ihany koa, toy ny hidrôzenina klôro, propane, ethylene na silane. Ny mari-pana amin'ny fanesorana hidrôzenina in-situ dia matetika mihoatra ny 1 600 ℃, ary ny tsindry ao amin'ny efitrano fihetsiketsehana dia matetika fehezina ambanin'ny 2 × 104 Pa mandritra ny dingana fanesorana.
Rehefa avy ampiasaina amin'ny alalan'ny etching in-situ ny velaran'ny substrate, dia miditra amin'ny dingana fametrahana etona simika amin'ny mari-pana avo lenta izy, izany hoe, ny loharanon'ny fitomboana (toy ny ethylene/propane, TCS/silane), ny loharanon'ny doping (azota loharanon'ny doping karazana-n, TMAl loharanon'ny doping karazana-p), ary ny entona fanampiny toy ny hidrôzenina klôrida dia entina mankany amin'ny efitrano fanehoan-kevitra amin'ny alalan'ny fikorianan'ny entona mpitondra (matetika hidrôzenina). Rehefa avy mihetsika ao amin'ny efitrano fanehoan-kevitra amin'ny mari-pana avo lenta ny entona, dia mihetsika ara-simika ny ampahany amin'ny precursor ary miraikitra amin'ny velaran'ny wafer, ary ny sosona epitaxial 4H-SiC tokana homogeneous miaraka amin'ny fifantohana doping manokana, hatevina manokana, ary kalitao ambony kokoa dia miforona eo amin'ny velaran'ny substrate amin'ny fampiasana ny substrate 4H-SiC tokana kristaly ho modely. Taorian'ny taona maro nikarohana ara-teknika, dia efa matotra ny teknolojia homoepitaxial 4H-SiC ary ampiasaina betsaka amin'ny famokarana indostrialy. Ny teknolojia homoepitaxial 4H-SiC be mpampiasa indrindra eran-tany dia manana toetra roa mahazatra:
(1) Amin'ny fampiasana substrate tsy mitovy amin'ny axe (mifandraika amin'ny planina kristaly <0001>, mankany amin'ny lalana kristaly <11-20>) ho toy ny lasitra, dia apetraka eo amin'ny substrate ny sosona epitaxial kristaly tokana 4H-SiC madio tsy misy loto amin'ny endrika fitomboana mikoriana tsikelikely. Ny fitomboana homoepitaxial 4H-SiC tany am-boalohany dia nampiasa substrate kristaly tsara, izany hoe ny planina <0001> Si ho an'ny fitomboana. Ambany ny hakitroky ny dingana atomika eo amin'ny velaran'ny substrate kristaly tsara ary mivelatra ny terraces. Mora mitranga ny fitomboan'ny nucleation roa refy mandritra ny dingan'ny epitaxy mba hamorona kristaly 3C SiC (3C-SiC). Amin'ny alàlan'ny fanapahana tsy mitovy amin'ny axe, dia azo ampidirina eo amin'ny velaran'ny substrate 4H-SiC <0001> ny dingana atomika tery sy matevina, ary ny precursor adsorbed dia afaka mahatratra tsara ny toerana dingana atomika miaraka amin'ny angovo ambany amin'ny velarany amin'ny alàlan'ny diffusion surface. Eo amin'ny dingana, miavaka ny toerana misy ny fifamatoran'ny atôma/vondrona molekiolariana mialoha, ka amin'ny fomba fitomboan'ny fikorianan'ny dingana, ny sosona epitaxial dia afaka mandova tsara ny filaharan'ny fananganana sosona atôma roa sosona Si-C an'ny substrate mba hamorona kristaly tokana miaraka amin'ny dingana kristaly mitovy amin'ny substrate.
(2) Ny fitomboana epitaxial haingam-pandeha dia tratrarina amin'ny alàlan'ny fampidirana loharano silikônina misy klôro. Ao amin'ny rafitra fametrahana etona simika SiC mahazatra, ny silane sy ny propane (na ethylene) no loharano fitomboana lehibe. Mandritra ny dingan'ny fampitomboana ny tahan'ny fitomboana amin'ny alàlan'ny fampitomboana ny tahan'ny fikorianan'ny loharanon'ny fitomboana, rehefa mitombo hatrany ny tsindry ampahany amin'ny singa silikônina, dia mora ny mamorona vondrona silikônina amin'ny alàlan'ny nucleation phase entona homogeneous, izay mampihena be ny tahan'ny fampiasana ny loharanon'ny silikônina. Ny fiforonan'ny vondrona silikônina dia mametra be ny fanatsarana ny tahan'ny fitomboana epitaxial. Mandritra izany fotoana izany, ny vondrona silikônina dia mety hanelingelina ny fitomboan'ny fikorianan'ny dingana ary hiteraka nucleation tsy mety. Mba hisorohana ny nucleation phase entona homogeneous sy hampitomboana ny tahan'ny fitomboana epitaxial, ny fampidirana loharano silikônina mifototra amin'ny klôro no fomba lehibe indrindra amin'izao fotoana izao hampitomboana ny tahan'ny fitomboana epitaxial an'ny 4H-SiC.
Fitaovana sy fepetra momba ny fizotran'ny fitaovana epitaxial SiC 1.2 200 mm (8-inch)
Ireo andrana voalaza ato amin'ity lahatsoratra ity dia natao tamin'ny fitaovana epitaxial SiC rindrina mafana mitsivalana monolitika mifanaraka amin'ny 150/200 mm (6/8-inch) izay novolavolain'ny 48th Institute of China Electronics Technology Group Corporation. Ny lafaoro epitaxial dia manohana ny fampidirana sy ny famoahana wafer mandeha ho azy tanteraka. Ny Sary 1 dia kisarisary skematika amin'ny rafitra anatiny ao amin'ny efitrano fihetsehana amin'ny fitaovana epitaxial. Araka ny aseho amin'ny Sary 1, ny rindrina ivelany amin'ny efitrano fihetsehana dia lakolosy quartz misy sosona anatiny mangatsiaka amin'ny rano, ary ny ao anatin'ny lakolosy dia efitrano fihetsehana mafana avo lenta, izay ahitana lamba karbônina insulation mafana, lavaka grafita manokana madio avo lenta, fototra mihodina mitsingevana grafita, sns. Ny lakolosy quartz manontolo dia rakotra coil induction cylindrical, ary ny efitrano fihetsehana ao anatin'ny lakolosy dia hafanaina amin'ny alàlan'ny famatsiana herinaratra induction antonony. Araka ny aseho amin'ny Sary 1 (b), ny entona mpitatitra, ny entona mihetsika, ary ny entona mandoro dia mikoriana mamakivaky ny velaran'ny wafer amin'ny fomba miendrika laminar mitsivalana avy eo amin'ny fiandohan'ny efitrano fihetsika mankany amin'ny faran'ny efitrano fihetsika ary avoaka avy amin'ny faran'ny entona rambony. Mba hahazoana antoka ny fitoviana ao anatin'ny wafer, ny wafer entin'ny fotony mitsingevana dia ahodina foana mandritra ny dingana.
Ny substrate ampiasaina amin'ny andrana dia substrate SiC voapoloka roa sosona 4H-SiC karazana-n 150 mm, 200 mm (6 santimetatra, 8 santimetatra) tari-dalana <1120>, novokarin'ny Shanxi Shuoke Crystal, izay mitondra herinaratra amin'ny lafiny roa, ary misy zoro tsy mitovy amin'ny zoro. Trichlorosilane (SiHCl3, TCS) sy ethylene (C2H4) no ampiasaina ho loharanon-kery lehibe indrindra amin'ny andrana, anisan'izany ny TCS sy C2H4 ho loharanon'ny silisiôma sy karbônina, ny azota madio avo lenta (N2) ho loharanon'ny doping karazana-n, ary ny hidrôzenina (H2) ho entona fanalefahana sy entona mpitondra. Ny mari-pana amin'ny dingana epitaxial dia 1 600 ~ 1 660 ℃, ny tsindrin'ny dingana dia 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa, ary ny tahan'ny fikorianan'ny entona mpitondra H2 dia 100 ~ 140 L/min.
1.3 Fitsapana sy famaritana ny wafer epitaxial
Ny spektrometatra infrarouge Fourier (mpanamboatra fitaovana Thermalfisher, modely iS50) sy ny fitaovana fitsapana fifantohana amin'ny merkiora (mpanamboatra fitaovana Semilab, modely 530L) dia nampiasaina mba hamaritana ny salan'isa sy ny fizarana ny hatevin'ny sosona epitaxial sy ny fifantohana doping; ny hateviny sy ny fifantohana doping amin'ny teboka tsirairay ao amin'ny sosona epitaxial dia voafaritra amin'ny alàlan'ny fakana teboka manaraka ny tsipika savaivony mifanena amin'ny tsipika mahazatra amin'ny sisiny fanondroana lehibe amin'ny 45° eo afovoan'ny wafer miaraka amin'ny fanesorana ny sisiny 5 mm. Ho an'ny wafer 150 mm, teboka 9 no nalaina tamin'ny tsipika savaivony tokana (diameter roa no mifanitsy), ary ho an'ny wafer 200 mm, teboka 21 no nalaina, araka ny aseho amin'ny Sary 2. Ny mikraoskaopy hery atomika (mpanamboatra fitaovana Bruker, modely Dimension Icon) dia nampiasaina mba hisafidianana faritra 30 μm × 30 μm ao amin'ny faritra afovoany sy ny faritra sisiny (fanesorana ny sisiny 5 mm) amin'ny wafer epitaxial mba hitsapana ny haratsian'ny sosona epitaxial; Norefesina tamin'ny alalan'ny fitaovana fitsapana lesoka amin'ny ety ambonin'ny tany (mpanamboatra fitaovana China Electronics) ireo lesoka amin'ny sosona epitaxial. Nohamarinina tamin'ny alalan'ny sensor radar (modely Mars 4410 pro) avy any Kefenghua ny sary 3D.
Fotoana fandefasana: 04 Septambra 2024