2 Riżultati sperimentali u diskussjoni
2.1Saff epitassjaliħxuna u uniformità
Il-ħxuna tas-saff epitassjali, il-konċentrazzjoni tad-doping u l-uniformità huma wieħed mill-indikaturi ewlenin biex tiġi ġġudikata l-kwalità tal-wejfers epitassjali. Il-ħxuna kontrollabbli b'mod preċiż, il-konċentrazzjoni tad-doping u l-uniformità fil-wejfer huma essenzjali biex tiġi żgurata l-prestazzjoni u l-konsistenza ta'Apparati tal-enerġija SiC, u l-ħxuna tas-saff epitassjali u l-uniformità tal-konċentrazzjoni tad-doping huma wkoll bażijiet importanti għall-kejl tal-kapaċità tal-proċess tat-tagħmir epitassjali.
Il-Figura 3 turi l-uniformità tal-ħxuna u l-kurva tad-distribuzzjoni ta' 150 mm u 200 mmWejfers epitassjali tas-SiCMill-figura jidher li l-kurva tad-distribuzzjoni tal-ħxuna tas-saff epitassjali hija simmetrika madwar il-punt ċentrali tal-wejfer. Il-ħin tal-proċess epitassjali huwa ta' 600 sekonda, il-ħxuna medja tas-saff epitassjali tal-wejfer epitassjali ta' 150 mm hija ta' 10.89 um, u l-uniformità tal-ħxuna hija ta' 1.05%. Skont il-kalkolu, ir-rata ta' tkabbir epitassjali hija ta' 65.3 um/siegħa, li huwa livell tipiku ta' proċess epitassjali mgħaġġel. Taħt l-istess ħin tal-proċess epitassjali, il-ħxuna tas-saff epitassjali tal-wejfer epitassjali ta' 200 mm hija ta' 10.10 um, l-uniformità tal-ħxuna hija fi ħdan 1.36%, u r-rata ta' tkabbir ġenerali hija ta' 60.60 um/siegħa, li hija kemxejn inqas mir-rata ta' tkabbir epitassjali ta' 150 mm. Dan għaliex hemm telf ovvju matul it-triq meta s-sors tas-silikon u s-sors tal-karbonju jiċċirkolaw mill-parti ta' fuq tal-kamra tar-reazzjoni mill-wiċċ tal-wejfer għall-parti ta' isfel tal-kamra tar-reazzjoni, u ż-żona tal-wejfer ta' 200 mm hija akbar minn dik ta' 150 mm. Il-gass jiċċirkola mill-wiċċ tal-wejfer ta' 200 mm għal distanza itwal, u l-gass tas-sors ikkonsmat matul it-triq huwa akbar. Taħt il-kundizzjoni li l-wejfer jibqa' jdur, il-ħxuna ġenerali tas-saff epitassjali hija irqaq, għalhekk ir-rata tat-tkabbir hija aktar bil-mod. B'mod ġenerali, l-uniformità tal-ħxuna tal-wejfers epitassjali ta' 150 mm u 200 mm hija eċċellenti, u l-kapaċità tal-proċess tat-tagħmir tista' tissodisfa r-rekwiżiti ta' apparati ta' kwalità għolja.
2.2 Konċentrazzjoni u uniformità tad-doping tas-saff epitassjali
Il-Figura 4 turi l-uniformità tal-konċentrazzjoni tad-doping u d-distribuzzjoni tal-kurva ta' 150 mm u 200 mmWejfers epitassjali tas-SiCKif jidher mill-figura, il-kurva tad-distribuzzjoni tal-konċentrazzjoni fuq il-wejfer epitassjali għandha simetrija ovvja relattiva għaċ-ċentru tal-wejfer. L-uniformità tal-konċentrazzjoni tad-doping tas-saffi epitassjali ta' 150 mm u 200 mm hija ta' 2.80% u 2.66% rispettivament, li tista' tiġi kkontrollata fi żmien 3%, li huwa livell eċċellenti għal tagħmir internazzjonali simili. Il-kurva tal-konċentrazzjoni tad-doping tas-saff epitassjali hija mqassma f'forma ta' "W" tul id-direzzjoni tad-dijametru, li hija prinċipalment determinata mill-kamp tal-fluss tal-forn epitassjali orizzontali tal-ħajt sħun, għaliex id-direzzjoni tal-fluss tal-arja tal-forn tat-tkabbir epitassjali orizzontali tal-fluss tal-arja hija mit-tarf tad-dħul tal-arja ('il fuq) u toħroġ mit-tarf 'l isfel b'mod laminari mill-wiċċ tal-wejfer; Minħabba li r-rata ta' "tnaqqis matul it-triq" tas-sors tal-karbonju (C2H4) hija ogħla minn dik tas-sors tas-silikon (TCS), meta l-wejfer idur, is-C/Si attwali fuq il-wiċċ tal-wejfer jonqos gradwalment mit-tarf saċ-ċentru (is-sors tal-karbonju fiċ-ċentru huwa inqas), skont it-"teorija tal-pożizzjoni kompetittiva" ta' C u N, il-konċentrazzjoni tad-doping fiċ-ċentru tal-wejfer tonqos gradwalment lejn it-tarf, sabiex tinkiseb uniformità eċċellenti tal-konċentrazzjoni, it-tarf N2 jiżdied bħala kumpens matul il-proċess epitassjali biex inaqqas it-tnaqqis fil-konċentrazzjoni tad-doping miċ-ċentru sat-tarf, sabiex il-kurva finali tal-konċentrazzjoni tad-doping tippreżenta forma ta' "W".
2.3 Difetti fis-saff epitassjali
Minbarra l-ħxuna u l-konċentrazzjoni tad-doping, il-livell ta' kontroll tad-difetti tas-saff epitassjali huwa wkoll parametru ewlieni għall-kejl tal-kwalità tal-wejfers epitassjali u indikatur importanti tal-kapaċità tal-proċess tat-tagħmir epitassjali. Għalkemm SBD u MOSFET għandhom rekwiżiti differenti għad-difetti, id-difetti tal-morfoloġija tal-wiċċ aktar ovvji bħal difetti tal-qatra, difetti tat-trijangolu, difetti tal-karrotta, difetti tal-kometa, eċċ. huma definiti bħala difetti qattiela ta' apparati SBD u MOSFET. Il-probabbiltà ta' falliment ta' ċipep li fihom dawn id-difetti hija għolja, għalhekk il-kontroll tan-numru ta' difetti qattiela huwa estremament importanti għat-titjib tar-rendiment taċ-ċippa u t-tnaqqis tal-ispejjeż. Il-Figura 5 turi d-distribuzzjoni tad-difetti qattiela ta' wejfers epitassjali SiC ta' 150 mm u 200 mm. Taħt il-kundizzjoni li ma jkun hemm l-ebda żbilanċ ovvju fil-proporzjon C/Si, id-difetti tal-karrotta u d-difetti tal-kometa jistgħu jiġu eliminati bażikament, filwaqt li d-difetti tal-qatra u d-difetti tat-trijangolu huma relatati mal-kontroll tal-indafa waqt it-tħaddim tat-tagħmir epitassjali, il-livell ta' impurità tal-partijiet tal-grafita fil-kamra tar-reazzjoni, u l-kwalità tas-sottostrat. Mit-Tabella 2, jidher li d-densità tad-difetti fatali ta' wejfers epitassjali ta' 150 mm u 200 mm tista' tiġi kkontrollata fi ħdan 0.3 partiċelli/cm2, li huwa livell eċċellenti għall-istess tip ta' tagħmir. Il-livell ta' kontroll tad-densità tad-difetti fatali ta' wejfer epitassjali ta' 150 mm huwa aħjar minn dak ta' wejfer epitassjali ta' 200 mm. Dan għaliex il-proċess ta' preparazzjoni tas-sottostrat ta' 150 mm huwa aktar matur minn dak ta' 200 mm, il-kwalità tas-sottostrat hija aħjar, u l-livell ta' kontroll tal-impurità tal-kamra tar-reazzjoni tal-grafita ta' 150 mm huwa aħjar.
2.4 Ir-rugħ tal-wiċċ tal-wejfer epitassjali
Figura 6 turi l-immaġini AFM tal-wiċċ ta' wejfers epitassjali SiC ta' 150 mm u 200 mm. Mill-figura jidher li l-ħruxija kwadratika medja tal-għerq tal-wiċċ Ra ta' wejfers epitassjali ta' 150 mm u 200 mm hija 0.129 nm u 0.113 nm rispettivament, u l-wiċċ tas-saff epitassjali huwa lixx mingħajr fenomenu ovvju ta' aggregazzjoni makro-pass. Dan il-fenomenu juri li t-tkabbir tas-saff epitassjali dejjem iżomm il-mod ta' tkabbir tal-fluss pass pass matul il-proċess epitassjali kollu, u ma sseħħ l-ebda aggregazzjoni pass pass. Jista' jidher li bl-użu tal-proċess ottimizzat ta' tkabbir epitassjali, jistgħu jinkisbu saffi epitassjali lixxi fuq sottostrati b'angolu baxx ta' 150 mm u 200 mm.
3 Konklużjoni
Il-wejfers epitassjali omoġenji 4H-SiC ta' 150 mm u 200 mm ġew ippreparati b'suċċess fuq sottostrati domestiċi bl-użu tat-tagħmir tat-tkabbir epitassjali ta' 200 mm SiC żviluppat minnu stess, u ġie żviluppat il-proċess epitassjali omoġenju adattat għal 150 mm u 200 mm. Ir-rata tat-tkabbir epitassjali tista' tkun akbar minn 60 μm/siegħa. Filwaqt li tissodisfa r-rekwiżit tal-epitassija b'veloċità għolja, il-kwalità tal-wejfer epitassjali hija eċċellenti. L-uniformità tal-ħxuna tal-wejfers epitassjali ta' 150 mm u 200 mm SiC tista' tiġi kkontrollata fi żmien 1.5%, l-uniformità tal-konċentrazzjoni hija inqas minn 3%, id-densità tad-difetti fatali hija inqas minn 0.3 partiċelli/cm2, u l-għerq medju kwadrat tal-ħruxija tal-wiċċ epitassjali Ra huwa inqas minn 0.15 nm. L-indikaturi tal-proċess ewlieni tal-wejfers epitassjali huma fil-livell avvanzat fl-industrija.
Sors: Tagħmir Speċjali tal-Industrija Elettronika
Awtur: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(It-48 Istitut tar-Riċerka tal-Korporazzjoni tal-Grupp tat-Teknoloġija Elettronika taċ-Ċina, Changsha, Hunan 410111)
Ħin tal-posta: 04 ta' Settembru 2024