8-ഇഞ്ച് SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഫർണസ്, ഹോമിയോപിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയ എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം-Ⅰ

നിലവിൽ, SiC വ്യവസായം 150 mm (6 ഇഞ്ച്) ൽ നിന്ന് 200 mm (8 ഇഞ്ച്) ആയി മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. വ്യവസായത്തിലെ വലിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള SiC ഹോമോപൈറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകൾക്കായുള്ള അടിയന്തര ആവശ്യം നിറവേറ്റുന്നതിനായി, 150mm ഉം 200mm ഉം4H-SiC ഹോമിപിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകൾസ്വതന്ത്രമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത 200mm SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഗാർഹിക അടിവസ്ത്രങ്ങളിൽ വിജയകരമായി തയ്യാറാക്കി. 150mm നും 200mm നും അനുയോജ്യമായ ഒരു ഹോമിപിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, അതിൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് 60um/h ൽ കൂടുതലാകാം. അതിവേഗ എപ്പിറ്റാക്സി പാലിക്കുമ്പോൾ, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫർ ഗുണനിലവാരം മികച്ചതാണ്. 150mm നും 200mm നും ഇടയിലുള്ള കനം ഏകതാനത.SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകൾ1.5% ഉള്ളിൽ നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും, ഏകാഗ്രത ഏകത 3% ൽ താഴെയാണ്, മാരകമായ വൈകല്യ സാന്ദ്രത 0.3 കണികകൾ/cm2 ൽ താഴെയാണ്, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഉപരിതല പരുക്കൻ റൂട്ട് ശരാശരി സ്ക്വയർ Ra 0.15nm ൽ താഴെയാണ്, കൂടാതെ എല്ലാ കോർ പ്രോസസ് സൂചകങ്ങളും വ്യവസായത്തിന്റെ വിപുലമായ തലത്തിലാണ്.

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC)മൂന്നാം തലമുറ സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കളുടെ പ്രതിനിധികളിൽ ഒന്നാണ്. ഉയർന്ന ബ്രേക്ക്ഡൗൺ ഫീൽഡ് ശക്തി, മികച്ച താപ ചാലകത, വലിയ ഇലക്ട്രോൺ സാച്ചുറേഷൻ ഡ്രിഫ്റ്റ് വേഗത, ശക്തമായ റേഡിയേഷൻ പ്രതിരോധം എന്നിവയുടെ സവിശേഷതകൾ ഇതിനുണ്ട്. ഇത് പവർ ഉപകരണങ്ങളുടെ ഊർജ്ജ സംസ്കരണ ശേഷി വളരെയധികം വികസിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ ഉയർന്ന പവർ, ചെറിയ വലിപ്പം, ഉയർന്ന താപനില, ഉയർന്ന വികിരണം, മറ്റ് അങ്ങേയറ്റത്തെ അവസ്ഥകൾ എന്നിവയുള്ള ഉപകരണങ്ങൾക്കായി അടുത്ത തലമുറ പവർ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ സേവന ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റാനും കഴിയും. ഇതിന് സ്ഥലം കുറയ്ക്കാനും വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കാനും തണുപ്പിക്കൽ ആവശ്യകതകൾ കുറയ്ക്കാനും കഴിയും. പുതിയ ഊർജ്ജ വാഹനങ്ങൾ, റെയിൽ ഗതാഗതം, സ്മാർട്ട് ഗ്രിഡുകൾ, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ ഇത് വിപ്ലവകരമായ മാറ്റങ്ങൾ കൊണ്ടുവന്നു. അതിനാൽ, അടുത്ത തലമുറയിലെ ഉയർന്ന പവർ പവർ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളെ നയിക്കുന്ന അനുയോജ്യമായ വസ്തുവായി സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സെമികണ്ടക്ടറുകൾ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, മൂന്നാം തലമുറ സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിന്റെ വികസനത്തിനുള്ള ദേശീയ നയ പിന്തുണക്ക് നന്ദി, 150 mm SiC ഉപകരണ വ്യവസായ സംവിധാനത്തിന്റെ ഗവേഷണവും വികസനവും നിർമ്മാണവും ചൈനയിൽ അടിസ്ഥാനപരമായി പൂർത്തിയായി, വ്യാവസായിക ശൃംഖലയുടെ സുരക്ഷ അടിസ്ഥാനപരമായി ഉറപ്പുനൽകിയിട്ടുണ്ട്. അതിനാൽ, വ്യവസായത്തിന്റെ ശ്രദ്ധ ക്രമേണ ചെലവ് നിയന്ത്രണത്തിലേക്കും കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തലിലേക്കും മാറി. പട്ടിക 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, 150 mm-നെ അപേക്ഷിച്ച്, 200 mm SiC-ക്ക് ഉയർന്ന എഡ്ജ് ഉപയോഗ നിരക്ക് ഉണ്ട്, കൂടാതെ സിംഗിൾ വേഫർ ചിപ്പുകളുടെ ഔട്ട്പുട്ട് ഏകദേശം 1.8 മടങ്ങ് വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. സാങ്കേതികവിദ്യ പക്വത പ്രാപിച്ച ശേഷം, ഒരൊറ്റ ചിപ്പിന്റെ നിർമ്മാണ ചെലവ് 30% കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും. 200 mm-ന്റെ സാങ്കേതിക മുന്നേറ്റം "ചെലവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുമുള്ള" ഒരു നേരിട്ടുള്ള മാർഗമാണ്, കൂടാതെ എന്റെ രാജ്യത്തെ സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിന് "സമാന്തരമായി പ്രവർത്തിക്കാനോ" "നയിക്കാനോ" പോലും ഇത് താക്കോലാണ്.

Si ഉപകരണ പ്രക്രിയയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി,SiC സെമികണ്ടക്ടർ പവർ ഉപകരണങ്ങൾഎപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളികൾ മൂലക്കല്ലായി ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇവയെല്ലാം സംസ്കരിച്ച് തയ്യാറാക്കുന്നത്. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകൾ SiC പവർ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് അത്യാവശ്യമായ അടിസ്ഥാന വസ്തുക്കളാണ്. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിയുടെ ഗുണനിലവാരം ഉപകരണത്തിന്റെ വിളവ് നേരിട്ട് നിർണ്ണയിക്കുന്നു, കൂടാതെ അതിന്റെ ചെലവ് ചിപ്പ് നിർമ്മാണ ചെലവിന്റെ 20% വരും. അതിനാൽ, SiC പവർ ഉപകരണങ്ങളിൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ച ഒരു അനിവാര്യമായ ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ലിങ്കാണ്. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രോസസ് ലെവലിന്റെ ഉയർന്ന പരിധി നിർണ്ണയിക്കുന്നത് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഉപകരണങ്ങളാണ്. നിലവിൽ, ചൈനയിൽ 150mm SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രാദേശികവൽക്കരണ ബിരുദം താരതമ്യേന ഉയർന്നതാണ്, എന്നാൽ 200mm ന്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള ലേഔട്ട് അതേ സമയം അന്താരാഷ്ട്ര തലത്തേക്കാൾ പിന്നിലാണ്. അതിനാൽ, ആഭ്യന്തര മൂന്നാം തലമുറ സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിന്റെ വികസനത്തിനായി വലിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള എപ്പിറ്റാക്സിയൽ മെറ്റീരിയൽ നിർമ്മാണത്തിന്റെ അടിയന്തിര ആവശ്യങ്ങളും തടസ്സ പ്രശ്നങ്ങളും പരിഹരിക്കുന്നതിന്, ഈ പ്രബന്ധം എന്റെ രാജ്യത്ത് വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത 200 mm SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഉപകരണങ്ങളെ പരിചയപ്പെടുത്തുകയും എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയയെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രോസസ്സ് താപനില, കാരിയർ ഗ്യാസ് ഫ്ലോ റേറ്റ്, C/Si അനുപാതം തുടങ്ങിയ പ്രോസസ് പാരാമീറ്ററുകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, സ്വതന്ത്രമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത 200 mm സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഫർണസുകളുള്ള 150 mm, 200 mm SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകളുടെ സാന്ദ്രത ഏകീകൃതത <3%, കനം ഏകീകൃതമല്ലാത്തത് <1.5%, പരുക്കൻത Ra <0.2 nm, മാരകമായ വൈകല്യ സാന്ദ്രത <0.3 ധാന്യങ്ങൾ/cm2 എന്നിവ ലഭിക്കും. ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള SiC പവർ ഉപകരണ തയ്യാറെടുപ്പിന്റെ ആവശ്യങ്ങൾ ഉപകരണ പ്രോസസ്സ് ലെവലിന് നിറവേറ്റാൻ കഴിയും.

 

1 പരീക്ഷണം

 

1.1 തത്വംSiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽപ്രക്രിയ

4H-SiC ഹോമോപൈറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിൽ പ്രധാനമായും 2 പ്രധാന ഘട്ടങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു, അതായത്, 4H-SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള ഇൻ-സിറ്റു എച്ചിംഗ്, ഏകതാനമായ രാസ നീരാവി നിക്ഷേപ പ്രക്രിയ. വേഫർ പോളിഷിംഗ്, അവശിഷ്ട പോളിഷിംഗ് ദ്രാവകം, കണികകൾ, ഓക്‌സൈഡ് പാളി എന്നിവയ്ക്ക് ശേഷം അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ഉപരിതല കേടുപാടുകൾ നീക്കം ചെയ്യുക എന്നതാണ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഇൻ-സിറ്റു എച്ചിംഗിന്റെ പ്രധാന ലക്ഷ്യം, കൂടാതെ എച്ചിംഗ് വഴി അടിവസ്ത്ര ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു സാധാരണ ആറ്റോമിക് സ്റ്റെപ്പ് ഘടന രൂപപ്പെടുത്താൻ കഴിയും. ഇൻ-സിറ്റു എച്ചിംഗ് സാധാരണയായി ഒരു ഹൈഡ്രജൻ അന്തരീക്ഷത്തിലാണ് നടത്തുന്നത്. യഥാർത്ഥ പ്രക്രിയ ആവശ്യകതകൾ അനുസരിച്ച്, ഹൈഡ്രജൻ ക്ലോറൈഡ്, പ്രൊപ്പെയ്ൻ, എഥിലീൻ അല്ലെങ്കിൽ സിലെയ്ൻ പോലുള്ള ചെറിയ അളവിൽ സഹായ വാതകവും ചേർക്കാം. ഇൻ-സിറ്റു ഹൈഡ്രജൻ എച്ചിംഗിന്റെ താപനില സാധാരണയായി 1 600 ℃ ന് മുകളിലാണ്, കൂടാതെ എച്ചിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ പ്രതികരണ അറയുടെ മർദ്ദം സാധാരണയായി 2 × 104 Pa ന് താഴെയായി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു.

ഇൻ-സിറ്റു എച്ചിംഗ് വഴി സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഉപരിതലം സജീവമാക്കിയ ശേഷം, അത് ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള രാസ നീരാവി നിക്ഷേപ പ്രക്രിയയിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നു, അതായത്, വളർച്ചാ സ്രോതസ്സ് (എഥിലീൻ/പ്രൊപ്പെയ്ൻ, ടിസിഎസ്/സിലെയ്ൻ പോലുള്ളവ), ഡോപ്പിംഗ് സ്രോതസ്സ് (എൻ-ടൈപ്പ് ഡോപ്പിംഗ് സ്രോതസ്സ് നൈട്രജൻ, പി-ടൈപ്പ് ഡോപ്പിംഗ് സ്രോതസ്സ് ടിഎംഎഎൽ), ഹൈഡ്രജൻ ക്ലോറൈഡ് പോലുള്ള സഹായ വാതകം എന്നിവ കാരിയർ വാതകത്തിന്റെ (സാധാരണയായി ഹൈഡ്രജൻ) ഒരു വലിയ പ്രവാഹത്തിലൂടെ റിയാക്ഷൻ ചേമ്പറിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്നു. ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള റിയാക്ഷൻ ചേമ്പറിൽ വാതകം പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച ശേഷം, മുൻഗാമിയുടെ ഒരു ഭാഗം രാസപരമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് വേഫർ പ്രതലത്തിൽ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ 4H-SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഒരു ടെംപ്ലേറ്റായി ഉപയോഗിച്ച് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു പ്രത്യേക ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രത, നിർദ്ദിഷ്ട കനം, ഉയർന്ന നിലവാരം എന്നിവയുള്ള ഒരു സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ ഹോമോജീനിയസ് 4H-SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി രൂപപ്പെടുന്നു. വർഷങ്ങളുടെ സാങ്കേതിക പര്യവേക്ഷണത്തിന് ശേഷം, 4H-SiC ഹോമോപിറ്റാക്സിയൽ സാങ്കേതികവിദ്യ അടിസ്ഥാനപരമായി പക്വത പ്രാപിക്കുകയും വ്യാവസായിക ഉൽ‌പാദനത്തിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന 4H-SiC ഹോമോപിറ്റാക്സിയൽ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് രണ്ട് സാധാരണ സ്വഭാവസവിശേഷതകളുണ്ട്:
(1) ഒരു ടെംപ്ലേറ്റായി (<0001> ക്രിസ്റ്റൽ തലവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, <11-20> ക്രിസ്റ്റൽ ദിശയിലേക്ക്) ഒരു ഓഫ്-ആക്സിസ് ഉപയോഗിച്ച്, മാലിന്യങ്ങളില്ലാത്ത ഒരു ഉയർന്ന-ശുദ്ധിയുള്ള സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ 4H-SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി സ്റ്റെപ്പ്-ഫ്ലോ ഗ്രോത്ത് മോഡിന്റെ രൂപത്തിൽ അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നു. ആദ്യകാല 4H-SiC ഹോമോപിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ച ഒരു പോസിറ്റീവ് ക്രിസ്റ്റൽ അടിവസ്ത്രമാണ് ഉപയോഗിച്ചത്, അതായത്, വളർച്ചയ്ക്കായി <0001> Si തലം. പോസിറ്റീവ് ക്രിസ്റ്റൽ അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലെ ആറ്റോമിക് സ്റ്റെപ്പുകളുടെ സാന്ദ്രത കുറവും ടെറസുകൾ വീതിയുള്ളതുമാണ്. എപ്പിറ്റാക്സി പ്രക്രിയയിൽ 3C ക്രിസ്റ്റൽ SiC (3C-SiC) രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ദ്വിമാന ന്യൂക്ലിയേഷൻ വളർച്ച എളുപ്പത്തിൽ സംഭവിക്കാം. ഓഫ്-ആക്സിസ് കട്ടിംഗ് വഴി, ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള, ഇടുങ്ങിയ ടെറസ് വീതിയുള്ള ആറ്റോമിക് സ്റ്റെപ്പുകൾ 4H-SiC <0001> അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ അവതരിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ അഡ്സോർബ്ഡ് പ്രികർസർ ഉപരിതല വ്യാപനത്തിലൂടെ താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ ഉപരിതല ഊർജ്ജത്തോടെ ആറ്റോമിക് സ്റ്റെപ്പ് സ്ഥാനത്ത് ഫലപ്രദമായി എത്തിച്ചേരാനാകും. ഘട്ടത്തിൽ, മുൻഗാമി ആറ്റം/മോളിക്യുലാർ ഗ്രൂപ്പ് ബോണ്ടിംഗ് സ്ഥാനം സവിശേഷമാണ്, അതിനാൽ സ്റ്റെപ്പ് ഫ്ലോ ഗ്രോത്ത് മോഡിൽ, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിക്ക് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ Si-C ഇരട്ട ആറ്റോമിക് ലെയർ സ്റ്റാക്കിംഗ് സീക്വൻസ് പൂർണ്ണമായും പാരമ്പര്യമായി ലഭിക്കുകയും സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ അതേ ക്രിസ്റ്റൽ ഘട്ടമുള്ള ഒരൊറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യും.
(2) ക്ലോറിൻ അടങ്ങിയ സിലിക്കൺ സ്രോതസ്സ് അവതരിപ്പിച്ചുകൊണ്ടാണ് അതിവേഗ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ച കൈവരിക്കുന്നത്. പരമ്പരാഗത SiC രാസ നീരാവി നിക്ഷേപ സംവിധാനങ്ങളിൽ, സിലെയ്ൻ, പ്രൊപ്പെയ്ൻ (അല്ലെങ്കിൽ എഥിലീൻ) എന്നിവയാണ് പ്രധാന വളർച്ചാ സ്രോതസ്സുകൾ. വളർച്ചാ സ്രോതസ്സുകളുടെ ഒഴുക്ക് നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് വളർച്ചാ നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്ന പ്രക്രിയയിൽ, സിലിക്കൺ ഘടകത്തിന്റെ സന്തുലിത ഭാഗിക മർദ്ദം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതിനാൽ, ഏകതാനമായ വാതക ഘട്ടം ന്യൂക്ലിയേഷൻ വഴി സിലിക്കൺ ക്ലസ്റ്ററുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നത് എളുപ്പമാണ്, ഇത് സിലിക്കൺ സ്രോതസ്സിന്റെ ഉപയോഗ നിരക്ക് ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു. സിലിക്കൺ ക്ലസ്റ്ററുകളുടെ രൂപീകരണം എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ നിരക്കിന്റെ പുരോഗതിയെ വളരെയധികം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. അതേസമയം, സിലിക്കൺ ക്ലസ്റ്ററുകൾ സ്റ്റെപ്പ് ഫ്ലോ വളർച്ചയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും വൈകല്യ ന്യൂക്ലിയേഷന് കാരണമാവുകയും ചെയ്യും. ഏകതാനമായ വാതക ഘട്ടം ന്യൂക്ലിയേഷൻ ഒഴിവാക്കുന്നതിനും എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും, ക്ലോറിൻ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സിലിക്കൺ സ്രോതസ്സുകളുടെ ആമുഖം നിലവിൽ 4H-SiC യുടെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള മുഖ്യധാരാ രീതിയാണ്.

 

1.2 200 mm (8-ഇഞ്ച്) SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഉപകരണങ്ങളും പ്രക്രിയ വ്യവസ്ഥകളും

ഈ പേപ്പറിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന പരീക്ഷണങ്ങളെല്ലാം 48-ാമത് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ചൈന ഇലക്ട്രോണിക്സ് ടെക്നോളജി ഗ്രൂപ്പ് കോർപ്പറേഷൻ സ്വതന്ത്രമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത 150/200 mm (6/8-ഇഞ്ച്) അനുയോജ്യമായ മോണോലിത്തിക് തിരശ്ചീന ഹോട്ട് വാൾ SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഉപകരണങ്ങളിലാണ് നടത്തിയത്. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഫർണസ് പൂർണ്ണമായും ഓട്ടോമാറ്റിക് വേഫർ ലോഡിംഗും അൺലോഡിംഗും പിന്തുണയ്ക്കുന്നു. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ റിയാക്ഷൻ ചേമ്പറിന്റെ ആന്തരിക ഘടനയുടെ ഒരു സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രമാണ് ചിത്രം 1. ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, റിയാക്ഷൻ ചേമ്പറിന്റെ പുറം മതിൽ വാട്ടർ-കൂൾഡ് ഇന്റർലേയറുള്ള ഒരു ക്വാർട്സ് ബെൽ ആണ്, കൂടാതെ മണിയുടെ ഉൾഭാഗം ഒരു ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള റിയാക്ഷൻ ചേമ്പറാണ്, ഇത് താപ ഇൻസുലേഷൻ കാർബൺ ഫെൽറ്റ്, ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള പ്രത്യേക ഗ്രാഫൈറ്റ് അറ, ഗ്രാഫൈറ്റ് ഗ്യാസ്-ഫ്ലോട്ടിംഗ് റൊട്ടേറ്റിംഗ് ബേസ് മുതലായവ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ചതാണ്. മുഴുവൻ ക്വാർട്സ് ബെല്ലും ഒരു സിലിണ്ടർ ഇൻഡക്ഷൻ കോയിൽ കൊണ്ട് മൂടിയിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ മണിക്കുള്ളിലെ റിയാക്ഷൻ ചേമ്പർ ഒരു മീഡിയം-ഫ്രീക്വൻസി ഇൻഡക്ഷൻ പവർ സപ്ലൈ ഉപയോഗിച്ച് വൈദ്യുതകാന്തികമായി ചൂടാക്കപ്പെടുന്നു. ചിത്രം 1 (b) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, കാരിയർ വാതകം, പ്രതിപ്രവർത്തന വാതകം, ഡോപ്പിംഗ് വാതകം എന്നിവയെല്ലാം വേഫർ പ്രതലത്തിലൂടെ പ്രതിപ്രവർത്തന അറയുടെ മുകളിലേക്ക് നിന്ന് പ്രതിപ്രവർത്തന അറയുടെ താഴേക്ക് ഒരു തിരശ്ചീന ലാമിനാർ പ്രവാഹത്തിൽ ഒഴുകുകയും ടെയിൽ ഗ്യാസ് അറ്റത്ത് നിന്ന് ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. വേഫറിനുള്ളിൽ സ്ഥിരത ഉറപ്പാക്കാൻ, എയർ ഫ്ലോട്ടിംഗ് ബേസ് വഹിക്കുന്ന വേഫർ പ്രക്രിയയ്ക്കിടെ എല്ലായ്പ്പോഴും തിരിക്കും.

പരീക്ഷണത്തിൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് 150 mm, 200 mm (6 ഇഞ്ച്, 8 ഇഞ്ച്) <1120> ദിശ 4°ഓഫ്-ആംഗിൾ കണ്ടക്റ്റീവ് n-ടൈപ്പ് 4H-SiC ഡബിൾ-സൈഡഡ് പോളിഷ്ഡ് SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റാണ്, ഇത് ഷാൻസി ഷുവോക്ക് ക്രിസ്റ്റൽ നിർമ്മിക്കുന്നു. പ്രോസസ് പരീക്ഷണത്തിൽ പ്രധാന വളർച്ചാ സ്രോതസ്സുകളായി ട്രൈക്ലോറോസിലെയ്ൻ (SiHCl3, TCS), എഥിലീൻ (C2H4) എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവയിൽ TCS ഉം C2H4 ഉം യഥാക്രമം സിലിക്കൺ സ്രോതസ്സായും കാർബൺ സ്രോതസ്സായും ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള നൈട്രജൻ (N2) n-ടൈപ്പ് ഡോപ്പിംഗ് സ്രോതസ്സായും ഹൈഡ്രജൻ (H2) ഡില്യൂഷൻ ഗ്യാസ്, കാരിയർ ഗ്യാസ് എന്നിവയായും ഉപയോഗിക്കുന്നു. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയയുടെ താപനില പരിധി 1 600 ~1 660 ℃ ആണ്, പ്രോസസ് മർദ്ദം 8×103 ~12×103 Pa ആണ്, കൂടാതെ H2 കാരിയർ വാതക പ്രവാഹ നിരക്ക് 100～140 L/min ആണ്.

 

1.3 എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫർ പരിശോധനയും സ്വഭാവരൂപീകരണവും

എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി കനത്തിന്റെയും ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രതയുടെയും ശരാശരിയും വിതരണവും ചിത്രീകരിക്കാൻ ഫ്യൂറിയർ ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രോമീറ്ററും (ഉപകരണ നിർമ്മാതാവ് തെർമൽഫിഷർ, മോഡൽ iS50), മെർക്കുറി പ്രോബ് കോൺസൺട്രേഷൻ ടെസ്റ്ററും (ഉപകരണ നിർമ്മാതാവ് സെമിലാബ്, മോഡൽ 530L) ഉപയോഗിച്ചു; എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിയിലെ ഓരോ പോയിന്റിന്റെയും കനവും ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രതയും 5 മില്ലീമീറ്റർ എഡ്ജ് നീക്കം ചെയ്യലോടെ വേഫറിന്റെ മധ്യഭാഗത്ത് 45° യിൽ പ്രധാന റഫറൻസ് എഡ്ജിന്റെ സാധാരണ രേഖയെ വിഭജിക്കുന്ന വ്യാസ രേഖയിലൂടെയുള്ള പോയിന്റുകൾ എടുത്ത് നിർണ്ണയിക്കപ്പെട്ടു. 150 മില്ലീമീറ്റർ വേഫറിന്, ഒരൊറ്റ വ്യാസമുള്ള രേഖയിലൂടെ 9 പോയിന്റുകൾ എടുത്തു (രണ്ട് വ്യാസങ്ങൾ പരസ്പരം ലംബമായിരുന്നു), ചിത്രം 2 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ 200 മില്ലീമീറ്റർ വേഫറിന്, 21 പോയിന്റുകൾ എടുത്തു. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിയുടെ ഉപരിതല പരുക്കൻത പരിശോധിക്കുന്നതിന് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറിന്റെ മധ്യഭാഗത്തും അരികിലുള്ള (5 മില്ലീമീറ്റർ എഡ്ജ് നീക്കം ചെയ്യൽ) 30 μm × 30 μm പ്രദേശങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുക്കാൻ ഒരു ആറ്റോമിക് ഫോഴ്‌സ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് (ഉപകരണ നിർമ്മാതാവ് ബ്രൂക്കർ, മോഡൽ ഡൈമൻഷൻ ഐക്കൺ) ഉപയോഗിച്ചു; എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിയുടെ തകരാറുകൾ ഒരു സർഫസ് ഡിഫെക്റ്റ് ടെസ്റ്റർ (ഉപകരണ നിർമ്മാതാവ് ചൈന ഇലക്ട്രോണിക്സ്) ഉപയോഗിച്ചാണ് അളന്നത്. കെഫെൻഗ്വയിൽ നിന്നുള്ള ഒരു റഡാർ സെൻസർ (മോഡൽ മാർസ് 4410 പ്രോ) ഉപയോഗിച്ചാണ് 3D ഇമേജർ നിർമ്മിച്ചത്.