2 Експериментални резултати и дискусија
2.1Епитаксијален слојдебелина и униформност
Дебелината на епитаксијалниот слој, концентрацијата на допирање и униформноста се едни од основните индикатори за оценување на квалитетот на епитаксијалните плочки. Прецизно контролираната дебелина, концентрацијата на допирање и униформноста во рамките на плочките се клучни за обезбедување на перформансите и конзистентноста наSiC уреди за напојување, а дебелината на епитаксијалниот слој и униформноста на концентрацијата на допирање се исто така важни основи за мерење на процесниот капацитет на епитаксијалната опрема.
Слика 3 ја прикажува кривата на униформност и распределба на дебелината од 150 mm и 200 mmSiC епитаксијални плочкиОд сликата може да се види дека кривата на распределба на дебелината на епитаксијалниот слој е симетрична околу централната точка на плочката. Времето на епитаксијалниот процес е 600 секунди, просечната дебелина на епитаксијалниот слој на епитаксијалната плочка од 150 mm е 10,89 μm, а униформноста на дебелината е 1,05%. Со пресметка, стапката на раст на епитаксијалниот слој е 65,3 μm/h, што е типично ниво на брз епитаксијален процес. Под истото време на епитаксијален процес, дебелината на епитаксијалниот слој на епитаксијалната плочка од 200 mm е 10,10 μm, униформноста на дебелината е во рамките на 1,36%, а вкупната стапка на раст е 60,60 μm/h, што е малку пониско од стапката на раст на епитаксијалниот слој од 150 mm. Ова е затоа што има очигледна загуба по патот кога изворот на силициум и изворот на јаглерод течат од горниот тек на реакционата комора низ површината на плочката до долниот тек на реакционата комора, а површината на плочката од 200 mm е поголема од површината од 150 mm. Гасот тече низ површината на плочката од 200 mm на подолго растојание, а изворниот гас што се троши по патот е поголем. Под услов плочката да продолжи да ротира, вкупната дебелина на епитаксијалниот слој е потенка, па затоа стапката на раст е побавна. Генерално, униформноста на дебелината на епитаксијалните плочки од 150 mm и 200 mm е одлична, а процесната способност на опремата може да ги задоволи барањата на висококвалитетните уреди.
2.2 Концентрација и униформност на допирањето во епитаксијалниот слој
Слика 4 ја прикажува униформноста на концентрацијата на допинг и распределбата на кривата од 150 mm и 200 mm.SiC епитаксијални плочкиКако што може да се види од сликата, кривата на распределба на концентрацијата на епитаксијалната плочка има очигледна симетрија во однос на центарот на плочката. Униформноста на концентрацијата на допирање на епитаксијалните слоеви од 150 mm и 200 mm е 2,80% и 2,66% соодветно, што може да се контролира во рамките на 3%, што е одлично ниво за слична меѓународна опрема. Кривата на концентрација на допирање на епитаксијалниот слој е распределена во форма на „W“ по должината на насоката на дијаметарот, што главно е определено од полето на проток на хоризонталната епитаксијална печка со топол ѕид, бидејќи насоката на проток на воздух на хоризонталната епитаксијална печка за раст на воздух е од крајот на влезот на воздух (горе во течението) и тече од крајот низводно на ламинарен начин низ површината на плочката; Бидејќи стапката на „осиромашување по патот“ на изворот на јаглерод (C2H4) е поголема од онаа на изворот на силициум (TCS), кога плочката ротира, вистинскиот C/Si на површината на плочката постепено се намалува од работ кон центарот (изворот на јаглерод во центарот е помал), според „теоријата на конкурентска позиција“ на C и N, концентрацијата на допинг во центарот на плочката постепено се намалува кон работ, со цел да се добие одлична униформност на концентрацијата, работ N2 се додава како компензација за време на епитаксијалниот процес за да се забави намалувањето на концентрацијата на допинг од центарот кон работ, така што конечната крива на концентрација на допинг претставува форма на „W“.
2.3 Дефекти на епитаксијалниот слој
Покрај дебелината и концентрацијата на допирање, нивото на контрола на дефектите на епитаксијалниот слој е исто така основен параметар за мерење на квалитетот на епитаксијалните плочки и важен индикатор за процесната способност на епитаксијалната опрема. Иако SBD и MOSFET имаат различни барања за дефекти, поочигледните дефекти на површинската морфологија, како што се дефекти на паѓање, триаголни дефекти, дефекти на морков, дефекти на комета итн., се дефинирани како дефекти на убијци на SBD и MOSFET уредите. Веројатноста за дефект на чиповите што ги содржат овие дефекти е висока, па затоа контролирањето на бројот на дефекти на убијци е исклучително важно за подобрување на приносот на чипот и намалување на трошоците. Слика 5 ја покажува распределбата на дефектите на убијци на епитаксијални плочки од SiC од 150 mm и 200 mm. Под услов да нема очигледна нерамнотежа во односот C/Si, дефектите на морков и дефектите на комета можат во основа да се елиминираат, додека дефектите на паѓање и дефектите на триаголник се поврзани со контролата на чистотата за време на работата на епитаксијалната опрема, нивото на нечистотии на графитните делови во реакционата комора и квалитетот на подлогата. Од Табела 2, може да се види дека густината на убиствените дефекти од 150 mm и 200 mm епитаксијални плочки може да се контролира во рамките на 0,3 честички/cm2, што е одлично ниво за ист тип на опрема. Нивото на контрола на густината на фатални дефекти на епитаксијална плочка од 150 mm е подобро од она на епитаксијална плочка од 200 mm. Ова е затоа што процесот на подготовка на подлогата од 150 mm е позрел од оној на 200 mm, квалитетот на подлогата е подобар, а нивото на контрола на нечистотиите во графитната реакциона комора од 150 mm е подобро.
2.4 Епитаксијална грубост на површината на плочката
Слика 6 ги прикажува AFM сликите од површината на SiC епитаксијални плочки од 150 mm и 200 mm. Од сликата може да се види дека површинската средна квадратна рапавост Ra на епитаксијални плочки од 150 mm и 200 mm е 0,129 nm и 0,113 nm соодветно, а површината на епитаксијалниот слој е мазна без очигледен феномен на макро-чекорна агрегација. Овој феномен покажува дека растот на епитаксијалниот слој секогаш го одржува режимот на раст на чекорен тек во текот на целиот епитаксијален процес и не се јавува чекорна агрегација. Може да се види дека со користење на оптимизиран процес на епитаксијален раст, може да се добијат мазни епитаксијални слоеви на подлоги со низок агол од 150 mm и 200 mm.
3 Заклучок
Хомогените епитаксијални плочки од 4H-SiC од 150 mm и 200 mm беа успешно подготвени на домашни подлоги со помош на саморазвиена опрема за епитаксијален раст од 200 mm SiC, а беше развиен и хомоген епитаксијален процес погоден за 150 mm и 200 mm. Стапката на епитаксијален раст може да биде поголема од 60 μm/h. Иако ги исполнува барањата за епитаксија со голема брзина, квалитетот на епитаксијалните плочки е одличен. Униформноста на дебелината на епитаксијалните плочки од 150 mm и 200 mm SiC може да се контролира во рамките на 1,5%, униформноста на концентрацијата е помала од 3%, густината на фатални дефекти е помала од 0,3 честички/cm2, а средниот квадратен пресек на грубоста на епитаксијалната површина Ra е помал од 0,15 nm. Индикаторите за јадрото на процесот на епитаксијалните плочки се на напредно ниво во индустријата.
Извор: Специјална опрема за електронска индустрија
Автор: Ксие Тианле, Ли Пинг, Јанг Ју, Гонг Ксијаолијанг, Ба Саи, Чен Гуокин, Ван Шенгчианг
(48-ми Истражувачки институт на Кинеската корпорација за електронска технологија, Чангша, Хунан 410111)
Време на објавување: 04.09.2024