2 Туршилтын үр дүн ба хэлэлцүүлэг
2.1Эпитаксиал давхаргазузаан ба жигд байдал
Эпитаксиал давхаргын зузаан, хольцын концентраци болон жигд байдал нь эпитаксиал ваферын чанарыг үнэлэх гол үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Нарийн хянаж болох зузаан, хольцын концентраци болон вафер доторх жигд байдал нь гүйцэтгэл болон тогтвортой байдлыг хангах гол түлхүүр юм.SiC цахилгаан төхөөрөмжүүд, мөн эпитаксиал давхаргын зузаан ба хольцын концентрацийн жигд байдал нь эпитаксиал төхөөрөмжийн үйл явцын хүчин чадлыг хэмжих чухал үндэс суурь болдог.
Зураг 3-т 150 мм ба 200 мм-ийн зузааны жигд байдал ба тархалтын муруйг харуулав.SiC эпитаксиаль вафлиЗурагнаас харахад эпитаксиал давхаргын зузааны тархалтын муруй нь хавтангийн төв цэгийн талаар тэгш хэмтэй байна. Эпитаксиал процессын хугацаа 600с, 150мм эпитаксиал хавтангийн эпитаксиал давхаргын дундаж зузаан нь 10.89 мкм, зузааны жигд байдал нь 1.05% байна. Тооцооллоор эпитаксиал өсөлтийн хурд нь 65.3 мкм/цаг бөгөөд энэ нь эпитаксиал процессын ердийн хурдан түвшин юм. Үүнтэй ижил эпитаксиал процессын хугацаанд 200 мм эпитаксиал хавтангийн эпитаксиал давхаргын зузаан нь 10.10 мкм, зузааны жигд байдал нь 1.36% дотор, нийт өсөлтийн хурд нь 60.60 мкм/цаг бөгөөд энэ нь 150 мм эпитаксиал өсөлтийн хурдаас арай бага байна. Учир нь цахиурын эх үүсвэр болон нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр нь урвалын камерын дээд хэсгээс вафлийн гадаргуугаар дамжин урвалын камерын доод хэсэг рүү урсах үед зам дагуу илэрхий алдагдал гардаг бөгөөд 200 мм-ийн вафлийн талбай нь 150 мм-ээс том байдаг. Хий нь 200 мм-ийн вафлийн гадаргуугаар илүү хол зайд урсдаг бөгөөд зам дагуу зарцуулсан эх үүсвэрийн хий нь илүү их байдаг. Вафли эргэлдэж байх нөхцөлд эпитаксиаль давхаргын нийт зузаан нь нимгэн тул өсөлтийн хурд удаан байдаг. Ерөнхийдөө 150 мм ба 200 мм-ийн эпитаксиаль вафлийн зузааны жигд байдал маш сайн бөгөөд тоног төхөөрөмжийн процессын хүчин чадал нь өндөр чанартай төхөөрөмжийн шаардлагыг хангаж чаддаг.
2.2 Эпитаксиал давхаргын допинг концентраци ба жигд байдал
Зураг 4-т 150 мм ба 200 мм-ийн допингийн концентрацийн жигд байдал ба муруйн тархалтыг харуулав.SiC эпитаксиаль вафлиЗурагнаас харахад эпитаксиал вафер дээрх концентрацийн тархалтын муруй нь ваферийн төвтэй харьцуулахад илэрхий тэгш хэмтэй байна. 150 мм ба 200 мм эпитаксиал давхаргын хольцын концентрацийн жигд байдал нь тус тус 2.80% ба 2.66% бөгөөд үүнийг 3%-ийн дотор хянаж болох бөгөөд энэ нь олон улсын ижил төстэй тоног төхөөрөмжийн хувьд маш сайн түвшин юм. Эпитаксиал давхаргын хольцын концентрацийн муруй нь диаметрийн чиглэлийн дагуу "W" хэлбэрээр тархсан бөгөөд энэ нь голчлон хэвтээ халуун ханатай эпитаксиал зуухны урсгалын талбараар тодорхойлогддог, учир нь хэвтээ агаарын урсгалын эпитаксиал өсөлтийн зуухны агаарын урсгалын чиглэл нь агаарын оролтын төгсгөлөөс (дээш урсгал) бөгөөд доод төгсгөлөөс ваферийн гадаргуугаар ламинар хэлбэрээр урсдаг; нүүрстөрөгчийн эх үүсвэрийн (C2H4) "зам дагуух хомсдол"-ын хурд нь цахиурын эх үүсвэрийн (TCS) хэмжээнээс өндөр байдаг тул вафли эргэлдэх үед вафлины гадаргуу дээрх бодит C/Si нь ирмэгээс төв рүү аажмаар буурдаг (төв дэх нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр бага байдаг), C ба N-ийн "өрсөлдөөний байрлалын онол"-ын дагуу вафлины төв дэх хольцын концентраци нь ирмэг рүү аажмаар буурдаг бөгөөд маш сайн концентрацийн жигд байдлыг олж авахын тулд эпитаксиал процессын үеэр N2 ирмэгийг нөхөн төлбөр болгон нэмж, төвөөс ирмэг рүү хольцын концентрацийн бууралтыг удаашруулж, эцсийн хольцын концентрацийн муруй нь "W" хэлбэртэй байна.
2.3 Эпитаксиал давхаргын согог
Зузаан болон хольцын концентрациас гадна эпитаксиал давхаргын согогийн хяналтын түвшин нь эпитаксиал ваферийн чанарыг хэмжих гол параметр бөгөөд эпитаксиал тоног төхөөрөмжийн процессын чадавхийн чухал үзүүлэлт юм. SBD болон MOSFET нь согогийн хувьд өөр өөр шаардлага тавьдаг боловч уналтын согог, гурвалжин согог, луувангийн согог, сүүлт одны согог гэх мэт илүү тодорхой гадаргуугийн морфологийн согогийг SBD болон MOSFET төхөөрөмжүүдийн үхлийн согог гэж тодорхойлдог. Эдгээр согогийг агуулсан чипүүдийн эвдрэлийн магадлал өндөр тул үхлийн согогийн тоог хянах нь чипийн гарцыг сайжруулж, зардлыг бууруулахад маш чухал юм. Зураг 5-т 150 мм ба 200 мм SiC эпитаксиал ваферуудын үхлийн согогийн тархалтыг харуулав. C/Si харьцаанд илэрхий тэнцвэргүй байдал байхгүй тохиолдолд луувангийн согог болон сүүлт одны согогийг үндсэндээ арилгах боломжтой бол уналтын согог болон гурвалжин согог нь эпитаксиал тоног төхөөрөмжийн ажиллагааны явцад цэвэр байдлын хяналт, урвалын камер дахь бал чулууны хэсгүүдийн хольцын түвшин, суурь материалын чанартай холбоотой байдаг. Хүснэгт 2-оос харахад 150 мм ба 200 мм-ийн эпитаксиаль вафлины үхлийн согогийн нягтралыг 0.3 бөөм/см2 дотор хянаж болох бөгөөд энэ нь ижил төрлийн тоног төхөөрөмжийн хувьд маш сайн түвшин юм. 150 мм-ийн эпитаксиаль вафлины үхлийн согогийн нягтралыг хянах түвшин нь 200 мм-ийн эпитаксиаль вафлинаас илүү сайн байдаг. Учир нь 150 мм-ийн суурь бэлтгэх үйл явц нь 200 мм-ээс илүү боловсорсон, суурь чанар нь илүү сайн, 150 мм-ийн бал чулуун урвалын камерын хольцын хяналтын түвшин илүү сайн байдаг.
2.4 Эпитаксиал вафлийн гадаргуугийн барзгар байдал
Зураг 6-д 150 мм ба 200 мм-ийн SiC эпитаксиаль вафлины гадаргуугийн AFM зургийг харуулав. Зурагнаас харахад 150 мм ба 200 мм-ийн эпитаксиаль вафлины гадаргуугийн дундаж квадрат барзгаржилт Ra нь тус тус 0.129 нм ба 0.113 нм бөгөөд эпитаксиаль давхаргын гадаргуу нь макро шатлалт агрегацийн илэрхий үзэгдэлгүйгээр гөлгөр байна. Энэ үзэгдэл нь эпитаксиаль давхаргын өсөлт нь эпитаксиаль процессын туршид шаталсан урсгалын өсөлтийн горимыг үргэлж хадгалдаг бөгөөд шаталсан агрегаци үүсдэггүй болохыг харуулж байна. Эпитаксиаль өсөлтийн оновчтой процессыг ашигласнаар 150 мм ба 200 мм-ийн нам өнцөгт суурь дээр гөлгөр эпитаксиаль давхаргыг гаргаж авах боломжтойг харж болно.
3 Дүгнэлт
150 мм ба 200 мм 4H-SiC нэгэн төрлийн эпитаксиал ваферуудыг өөрөө боловсруулсан 200 мм SiC эпитаксиал ургалтын төхөөрөмжийг ашиглан гэрийн суурь дээр амжилттай бэлтгэсэн бөгөөд 150 мм ба 200 мм-д тохиромжтой нэгэн төрлийн эпитаксиал процессыг боловсруулсан. Эпитаксиал ургалтын хурд 60 μм/цаг-аас их байж болно. Өндөр хурдтай эпитаксиал шаардлагыг хангахын зэрэгцээ эпитаксиал ваферийн чанар маш сайн. 150 мм ба 200 мм SiC эпитаксиал ваферийн зузааны жигд байдлыг 1.5% дотор хянах боломжтой, концентрацийн жигд байдал 3%-иас бага, үхлийн аюултай согогийн нягтрал 0.3 ширхэг/см2-оос бага, эпитаксиал гадаргуугийн барзгаржилтын дундаж квадрат Ra нь 0.15 нм-ээс бага байна. Эпитаксиал ваферийн үндсэн процессын үзүүлэлтүүд нь салбартаа дэвшилтэт түвшинд байна.
Эх сурвалж: Электроникийн үйлдвэрлэлийн тусгай тоног төхөөрөмж
Зохиогч: Ши Тианле, Ли Пин, Ян Ю, Гон Сяолян, Ба Сай, Чен Гуокин, Ван Шэнцян
(Хятадын Электроник Технологийн Группийн Корпорацийн 48-р Судалгааны Хүрээлэн, Чанша, Хунань 410111)
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 9-р сарын 4