२ प्रयोगात्मक नतिजा र छलफल
२.१एपिटेक्सियल तहमोटाई र एकरूपता
एपिटेक्सियल तह मोटाई, डोपिंग एकाग्रता र एकरूपता एपिटेक्सियल वेफरहरूको गुणस्तर न्याय गर्ने मुख्य सूचकहरू मध्ये एक हो। सही रूपमा नियन्त्रण गर्न सकिने मोटाई, डोपिंग एकाग्रता र वेफर भित्र एकरूपता कार्यसम्पादन र स्थिरता सुनिश्चित गर्ने कुञ्जी हो।SiC पावर उपकरणहरू, र एपिटेक्सियल तह मोटाई र डोपिङ सांद्रता एकरूपता पनि एपिटेक्सियल उपकरणहरूको प्रक्रिया क्षमता मापन गर्न महत्त्वपूर्ण आधारहरू हुन्।
चित्र ३ ले १५० मिमी र २०० मिमीको मोटाई एकरूपता र वितरण वक्र देखाउँछ।SiC एपिटेक्सियल वेफर्स। यो चित्रबाट देख्न सकिन्छ कि एपिटेक्सियल तह मोटाई वितरण वक्र वेफरको केन्द्र बिन्दुको वरिपरि सममित छ। एपिटेक्सियल प्रक्रिया समय 600s छ, 150mm एपिटेक्सियल वेफरको औसत एपिटेक्सियल तह मोटाई 10.89 um छ, र मोटाई एकरूपता 1.05% छ। गणना अनुसार, एपिटेक्सियल वृद्धि दर 65.3 um/h छ, जुन एक सामान्य द्रुत एपिटेक्सियल प्रक्रिया स्तर हो। उही एपिटेक्सियल प्रक्रिया समय अन्तर्गत, 200 मिमी एपिटेक्सियल वेफरको एपिटेक्सियल तह मोटाई 10.10 um छ, मोटाई एकरूपता 1.36% भित्र छ, र समग्र वृद्धि दर 60.60 um/h छ, जुन 150 मिमी एपिटेक्सियल वृद्धि दर भन्दा थोरै कम छ। यो किनभने जब सिलिकन स्रोत र कार्बन स्रोत प्रतिक्रिया कक्षको माथिल्लो भागबाट वेफर सतह हुँदै प्रतिक्रिया कक्षको डाउनस्ट्रीममा बग्छन् र २०० मिमी वेफर क्षेत्र १५० मिमी भन्दा ठूलो हुन्छ तब बाटोमा स्पष्ट क्षति हुन्छ। २०० मिमी वेफरको सतहबाट ग्यास लामो दूरीको लागि बग्छ, र बाटोमा खपत हुने स्रोत ग्यास बढी हुन्छ। वेफर घुमिरहने अवस्थामा, एपिटेक्सियल तहको समग्र मोटाई पातलो हुन्छ, त्यसैले वृद्धि दर ढिलो हुन्छ। समग्रमा, १५० मिमी र २०० मिमी एपिटेक्सियल वेफरहरूको मोटाई एकरूपता उत्कृष्ट छ, र उपकरणको प्रक्रिया क्षमताले उच्च-गुणस्तरका उपकरणहरूको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ।
२.२ एपिटेक्सियल तह डोपिङ एकाग्रता र एकरूपता
चित्र ४ ले १५० मिमी र २०० मिमीको डोपिङ सांद्रता एकरूपता र वक्र वितरण देखाउँछ।SiC एपिटेक्सियल वेफर्स। चित्रबाट देख्न सकिन्छ, एपिटेक्सियल वेफरमा सांद्रता वितरण वक्रमा वेफरको केन्द्रको सापेक्षमा स्पष्ट सममिति छ। १५० मिमी र २०० मिमी एपिटेक्सियल तहहरूको डोपिंग सांद्रता एकरूपता क्रमशः २.८०% र २.६६% छ, जुन ३% भित्र नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, जुन समान अन्तर्राष्ट्रिय उपकरणहरूको लागि उत्कृष्ट स्तर हो। एपिटेक्सियल तहको डोपिंग सांद्रता वक्र व्यास दिशाको साथ "W" आकारमा वितरित गरिन्छ, जुन मुख्यतया तेर्सो तातो भित्ता एपिटेक्सियल भट्टीको प्रवाह क्षेत्र द्वारा निर्धारण गरिन्छ, किनभने तेर्सो वायुप्रवाह एपिटेक्सियल वृद्धि भट्टीको वायुप्रवाह दिशा वायु इनलेट अन्त्य (अपस्ट्रीम) बाट हुन्छ र डाउनस्ट्रीम छेउबाट वेफर सतह मार्फत ल्यामिनार तरिकाले बाहिर बग्छ; कार्बन स्रोत (C2H4) को "अलङ-द-वे डिप्लेशन" दर सिलिकन स्रोत (TCS) भन्दा बढी भएकोले, जब वेफर घुम्छ, वेफर सतहमा वास्तविक C/Si किनाराबाट केन्द्रमा बिस्तारै घट्दै जान्छ (केन्द्रमा कार्बन स्रोत कम छ), C र N को "प्रतिस्पर्धी स्थिति सिद्धान्त" अनुसार, वेफरको केन्द्रमा डोपिंग सांद्रता बिस्तारै किनारा तिर घट्दै जान्छ, उत्कृष्ट एकाग्रता एकरूपता प्राप्त गर्न, किनारा N2 लाई एपिटेक्सियल प्रक्रियाको क्रममा क्षतिपूर्तिको रूपमा थपिन्छ ताकि केन्द्रबाट किनारासम्म डोपिंग सांद्रतामा कमीलाई ढिलो गर्न सकियोस्, ताकि अन्तिम डोपिंग सांद्रता वक्रले "W" आकार प्रस्तुत गर्दछ।
२.३ एपिटेक्सियल तह दोषहरू
मोटाई र डोपिङ सांद्रताको अतिरिक्त, एपिटेक्सियल तह दोष नियन्त्रणको स्तर एपिटेक्सियल वेफरहरूको गुणस्तर मापन गर्ने मुख्य प्यारामिटर पनि हो र एपिटेक्सियल उपकरणहरूको प्रक्रिया क्षमताको महत्त्वपूर्ण सूचक हो। यद्यपि SBD र MOSFET मा दोषहरूको लागि फरक आवश्यकताहरू छन्, ड्रप दोषहरू, त्रिकोण दोषहरू, गाजर दोषहरू, धूमकेतु दोषहरू, आदि जस्ता स्पष्ट सतह आकारविज्ञान दोषहरूलाई SBD र MOSFET उपकरणहरूको हत्यारा दोषहरूको रूपमा परिभाषित गरिएको छ। यी दोषहरू भएको चिपहरूको विफलताको सम्भावना उच्च छ, त्यसैले चिप उत्पादन सुधार गर्न र लागत घटाउन हत्यारा दोषहरूको संख्या नियन्त्रण गर्नु अत्यन्त महत्त्वपूर्ण छ। चित्र ५ ले १५० मिमी र २०० मिमी SiC एपिटेक्सियल वेफरहरूको हत्यारा दोषहरूको वितरण देखाउँछ। C/Si अनुपातमा कुनै स्पष्ट असंतुलन नभएको अवस्थामा, गाजर दोषहरू र धूमकेतु दोषहरूलाई मूल रूपमा हटाउन सकिन्छ, जबकि ड्रप दोषहरू र त्रिकोण दोषहरू एपिटेक्सियल उपकरणहरूको सञ्चालनको क्रममा सफाई नियन्त्रण, प्रतिक्रिया कक्षमा ग्रेफाइट भागहरूको अशुद्धता स्तर, र गुणस्तरसँग सम्बन्धित छन्। सब्सट्रेट। तालिका २ बाट, यो देख्न सकिन्छ कि १५० मिमी र २०० मिमी एपिटेक्सियल वेफरहरूको किलर दोष घनत्व ०.३ कण/सेमी२ भित्र नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, जुन एउटै प्रकारको उपकरणको लागि उत्कृष्ट स्तर हो। १५० मिमी एपिटेक्सियल वेफरको घातक दोष घनत्व नियन्त्रण स्तर २०० मिमी एपिटेक्सियल वेफरको भन्दा राम्रो छ। यो किनभने १५० मिमीको सब्सट्रेट तयारी प्रक्रिया २०० मिमीको भन्दा बढी परिपक्व छ, सब्सट्रेट गुणस्तर राम्रो छ, र १५० मिमी ग्रेफाइट प्रतिक्रिया कक्षको अशुद्धता नियन्त्रण स्तर राम्रो छ।
२.४ एपिटेक्सियल वेफर सतहको खुरदरापन
चित्र ६ ले १५० मिमी र २०० मिमी SiC एपिटेक्सियल वेफरहरूको सतहको AFM छविहरू देखाउँछ। चित्रबाट यो देख्न सकिन्छ कि १५० मिमी र २०० मिमी एपिटेक्सियल वेफरहरूको सतह मूलको औसत वर्ग खुरदरापन Ra क्रमशः ०.१२९ एनएम र ०.११३ एनएम छ, र एपिटेक्सियल तहको सतह स्पष्ट म्याक्रो-चरण एकत्रीकरण घटना बिना चिल्लो छ। यो घटनाले देखाउँछ कि एपिटेक्सियल तहको वृद्धिले सम्पूर्ण एपिटेक्सियल प्रक्रियाको समयमा सधैं चरण प्रवाह वृद्धि मोड कायम राख्छ, र कुनै चरण एकत्रीकरण हुँदैन। यो देख्न सकिन्छ कि अनुकूलित एपिटेक्सियल वृद्धि प्रक्रिया प्रयोग गरेर, १५० मिमी र २०० मिमी कम-कोण सब्सट्रेटहरूमा चिल्लो एपिटेक्सियल तहहरू प्राप्त गर्न सकिन्छ।
३ निष्कर्ष
१५० मिमी र २०० मिमी ४H-SiC समरूप एपिटेक्सियल वेफरहरू स्व-विकसित २०० मिमी SiC एपिटेक्सियल वृद्धि उपकरण प्रयोग गरेर घरेलु सब्सट्रेटहरूमा सफलतापूर्वक तयार पारिएको थियो, र १५० मिमी र २०० मिमीको लागि उपयुक्त समरूप एपिटेक्सियल प्रक्रिया विकास गरिएको थियो। एपिटेक्सियल वृद्धि दर ६० μm/h भन्दा बढी हुन सक्छ। उच्च-गतिको एपिटेक्सियल आवश्यकता पूरा गर्दा, एपिटेक्सियल वेफरको गुणस्तर उत्कृष्ट छ। १५० मिमी र २०० मिमी SiC एपिटेक्सियल वेफरहरूको मोटाई एकरूपता १.५% भित्र नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, सांद्रता एकरूपता ३% भन्दा कम छ, घातक दोष घनत्व ०.३ कण/सेमी२ भन्दा कम छ, र एपिटेक्सियल सतह खस्रोपन जरा औसत वर्ग Ra ०.१५ nm भन्दा कम छ। एपिटेक्सियल वेफरहरूको मुख्य प्रक्रिया सूचकहरू उद्योगमा उन्नत स्तरमा छन्।
स्रोत: इलेक्ट्रोनिक उद्योग विशेष उपकरण
लेखक: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(४८ औं अनुसन्धान संस्थान अफ चाइना इलेक्ट्रोनिक्स टेक्नोलोजी ग्रुप कर्पोरेशन, चाङ्सा, हुनान ४१०१११)
पोस्ट समय: सेप्टेम्बर-०४-२०२४