اوس مهال، د SiC صنعت له ۱۵۰ ملي میتر (۶ انچه) څخه ۲۰۰ ملي میتر (۸ انچه) ته بدلیږي. په صنعت کې د لوی اندازې، لوړ کیفیت لرونکي SiC هوموپیټیکسیال ویفرونو لپاره د بیړنۍ غوښتنې پوره کولو لپاره، ۱۵۰ ملي میتر او ۲۰۰ ملي میترد 4H-SiC هومیوپیتیکسیل ویفرونهپه خپلواکه توګه د 200mm SiC اپیتیکسیل ودې تجهیزاتو په کارولو سره په کورني سبسټریټ کې په بریالیتوب سره چمتو شوي. د 150mm او 200mm لپاره مناسب هوموپیټیکسیل پروسه رامینځته شوه، په کوم کې چې د اپیتیکسیل ودې کچه د 60um/h څخه زیاته کیدی شي. پداسې حال کې چې د لوړ سرعت اپیتیکسي پوره کول، د اپیتیکسیل ویفر کیفیت غوره دی. د 150mm او 200mm ضخامت یوشانوالید SiC اپیتیکسیل ویفرونهد 1.5٪ دننه کنټرول کیدی شي، د غلظت یوشانوالی له 3٪ څخه کم دی، د وژونکي عیب کثافت له 0.3 ذراتو/cm2 څخه کم دی، او د اپیټیکسیل سطحې ناهموارۍ ریښې اوسط مربع Ra له 0.15nm څخه کم دی، او د پروسې ټول اصلي شاخصونه د صنعت په پرمختللي کچه کې دي.
سیلیکون کاربایډ (SiC)د دریم نسل سیمیکمډکټر موادو یو له استازو څخه دی. دا د لوړ ماتیدو ساحې ځواک، غوره حرارتي چالکتیا، د لوی الکترون سنتریت سرعت، او قوي وړانګو مقاومت ځانګړتیاوې لري. دا د بریښنا وسیلو د انرژۍ پروسس کولو ظرفیت خورا پراخ کړی او کولی شي د لوړ بریښنا، کوچنۍ اندازې، لوړ تودوخې، لوړ وړانګو او نورو سختو شرایطو سره د وسیلو لپاره د راتلونکي نسل بریښنایی تجهیزاتو خدماتو اړتیاوې پوره کړي. دا کولی شي ځای کم کړي، د بریښنا مصرف کم کړي او د یخولو اړتیاوې کمې کړي. دا د نوي انرژۍ موټرو، ریل ترانسپورت، سمارټ گرډونو او نورو برخو کې انقلابي بدلونونه راوړي دي. له همدې امله، د سیلیکون کاربایډ سیمیکمډکټرونه د مثالي موادو په توګه پیژندل شوي چې د لوړ بریښنا بریښنایی بریښنایی وسیلو راتلونکی نسل به رهبري کړي. په وروستیو کلونو کې، د دریم نسل سیمیکمډکټر صنعت پراختیا لپاره د ملي پالیسۍ ملاتړ څخه مننه، د 150 ملي میتر SiC وسیلو صنعت سیسټم څیړنه او پراختیا او جوړول په چین کې اساسا بشپړ شوي، او د صنعتي سلسلې امنیت اساسا تضمین شوی. له همدې امله، د صنعت تمرکز په تدریجي ډول د لګښت کنټرول او موثریت ښه والي ته لیږدول شوی. لکه څنګه چې په جدول 1 کې ښودل شوي، د 150 ملي میتر په پرتله، 200 ملي میتر SiC د څنډې د کارولو لوړه کچه لري، او د واحد ویفر چپس تولید شاوخوا 1.8 ځله زیات کیدی شي. وروسته له دې چې ټیکنالوژي بشپړه شي، د یو واحد چپ د تولید لګښت 30٪ کم کیدی شي. د 200 ملي میتر ټیکنالوژیکي پرمختګ د "لګښتونو کمولو او موثریت زیاتولو" مستقیم وسیله ده، او دا زما د هیواد د سیمیکمډکټر صنعت لپاره د "موازي چلولو" یا حتی "لیډ" کلیدي هم ده.
د Si وسیلې پروسې څخه توپیر لري،د SiC سیمیکمډکټر بریښنا وسایلټول پروسس شوي او د اپیتیکسیل طبقو سره د بنسټ ډبرې په توګه چمتو شوي دي. اپیتیکسیل ویفرونه د SiC بریښنا وسیلو لپاره اړین اساسي توکي دي. د اپیتیکسیل طبقې کیفیت په مستقیم ډول د وسیلې حاصل ټاکي، او د هغې لګښت د چپ تولید لګښت 20٪ جوړوي. له همدې امله، د اپیتیکسیل وده د SiC بریښنا وسیلو کې یو اړین منځګړی اړیکه ده. د اپیتیکسیل پروسې کچې لوړ حد د اپیتیکسیل تجهیزاتو لخوا ټاکل کیږي. اوس مهال، په چین کې د 150mm SiC اپیتیکسیل تجهیزاتو د ځایی کولو درجه نسبتا لوړه ده، مګر د 200mm ټولیز ترتیب په ورته وخت کې د نړیوالې کچې څخه وروسته پاتې دی. له همدې امله، د کورني دریم نسل سیمیکمډکټر صنعت پراختیا لپاره د لوی اندازې، لوړ کیفیت لرونکي اپیتیکسیل موادو تولید د بیړنیو اړتیاو او خنډ ستونزو حل کولو لپاره، دا مقاله زما په هیواد کې په بریالیتوب سره رامینځته شوي 200mm SiC اپیتیکسیل تجهیزات معرفي کوي، او د اپیتیکسیل پروسې مطالعه کوي. د پروسې پیرامیټرو لکه د پروسې تودوخه، د بار وړونکي ګاز جریان کچه، د C/Si تناسب، او داسې نورو په اصلاح کولو سره، د غلظت یونیفورم <3٪، ضخامت غیر یونیفورمیت <1.5٪، ناهمواری Ra <0.2 nm او د وژونکي عیب کثافت <0.3 دانې/cm2 د 150 ملي میتر او 200 ملي میتر SiC ایپیټیکسیل ویفرونو سره په خپلواکه توګه رامینځته شوي 200 ملي میتر سیلیکون کاربایډ ایپیټیکسیل فرنس سره ترلاسه کیږي. د تجهیزاتو پروسې کچه کولی شي د لوړ کیفیت SiC بریښنا وسیلې چمتو کولو اړتیاوې پوره کړي.
۱ تجربه
۱.۱ د اصلد SiC اپیتیکسیلپروسه
د 4H-SiC هوموپیټیکسیال ودې پروسه په عمده توګه دوه مهمې مرحلې لري، یعنې د 4H-SiC سبسټریټ د لوړ تودوخې دننه موقعیت ایچینګ او همجنسي کیمیاوي بخار جمع کولو پروسه. د سبسټریټ دننه موقعیت ایچینګ اصلي هدف د ویفر پالش کولو، پاتې پالش کولو مایع، ذرات او اکسایډ پرت وروسته د سبسټریټ د سطحې زیان لرې کول دي، او د سبسټریټ په سطحه د ایچینګ په واسطه منظم اټومي ګام جوړښت رامینځته کیدی شي. په سیمه کې ایچینګ معمولا په هایدروجن اتموسفیر کې ترسره کیږي. د اصلي پروسې اړتیاو سره سم، د مرستندویه ګاز لږ مقدار هم اضافه کیدی شي، لکه هایدروجن کلورایډ، پروپین، ایتیلین یا سیلین. د هایدروجن دننه موقعیت ایچینګ تودوخه عموما د 1 600 ℃ څخه پورته وي، او د عکس العمل چیمبر فشار عموما د ایچینګ پروسې په جریان کې د 2 × 104 Pa څخه ښکته کنټرول کیږي.
وروسته له هغه چې د سبسټریټ سطحه د ان-سیټو ایچینګ لخوا فعاله شي، دا د لوړ تودوخې کیمیاوي بخار زیرمه کولو پروسې ته ننوځي، دا د ودې سرچینه (لکه ایتیلین/پروپین، TCS/سیلین)، د ډوپینګ سرچینه (د n-ډول ډوپینګ سرچینه نایتروجن، د p-ډول ډوپینګ سرچینه TMAl)، او مرستندویه ګاز لکه هایدروجن کلورایډ د کیریر ګاز (معمولا هایدروجن) د لوی جریان له لارې د عکس العمل چیمبر ته لیږدول کیږي. وروسته له دې چې ګاز د لوړ تودوخې عکس العمل چیمبر کې تعامل وکړي، د مخکیني برخې برخه په کیمیاوي ډول تعامل کوي او د ویفر سطح کې جذب کیږي، او د واحد کرسټال همجنس 4H-SiC ایپیټیکسیل طبقه د ځانګړي ډوپینګ غلظت، ځانګړي ضخامت او لوړ کیفیت سره د واحد کرسټال 4H-SiC سبسټریټ په کارولو سره د ټیمپلیټ په توګه د سبسټریټ سطح باندې رامینځته کیږي. د کلونو تخنیکي سپړنې وروسته، د 4H-SiC هوموپیټیکسیال ټیکنالوژي اساسا پخه شوې او په صنعتي تولید کې په پراخه کچه کارول کیږي. په نړۍ کې ترټولو پراخه کارول شوې 4H-SiC هوموپیټیکسیال ټیکنالوژي دوه ځانګړي ځانګړتیاوې لري:
(۱) د محور څخه بهر (د <0001> کرسټال الوتکې په پرتله، د <11-20> کرسټال لوري په لور) تریخ کټ سبسټریټ د ټیمپلیټ په توګه کارول، د لوړ پاکوالي واحد کرسټال 4H-SiC ایپیټیکسیل طبقه پرته له ناپاکۍ څخه د ګام جریان ودې حالت په بڼه سبسټریټ کې زیرمه کیږي. د 4H-SiC هوموپیټیکسیل ودې په لومړیو کې د مثبت کرسټال سبسټریټ کارول کیده، دا د ودې لپاره <0001> Si الوتکه ده. د مثبت کرسټال سبسټریټ په سطحه د اټومي ګامونو کثافت ټیټ دی او چتونه پراخ دي. د دوه اړخیزه نیوکلیشن وده د اپیټیکسي پروسې په جریان کې د 3C کرسټال SiC (3C-SiC) جوړولو لپاره اسانه ده. د محور څخه بهر پرې کولو سره، د لوړ کثافت، تنګ چت پلنوالی اټومي ګامونه د 4H-SiC <0001> سبسټریټ په سطحه معرفي کیدی شي، او جذب شوی مخکینی کولی شي په مؤثره توګه د سطحې خپریدو له لارې د نسبتا ټیټ سطحې انرژۍ سره اټومي ګام موقعیت ته ورسیږي. په مرحله کې، د مخکیني اتوم/مالیکول ګروپ د تړلو موقعیت ځانګړی دی، نو د مرحله جریان ودې حالت کې، د اپیټیکسیل طبقه کولی شي په بشپړ ډول د سبسټریټ د Si-C دوه ګوني اټومي طبقې سټیکینګ ترتیب وارث کړي ترڅو د سبسټریټ په څیر ورته کرسټال مرحله سره یو واحد کرسټال جوړ کړي.
(۲) د اپیتیکسیل لوړ سرعت وده د کلورین لرونکي سیلیکون سرچینې معرفي کولو سره ترلاسه کیږي. په دودیز SiC کیمیاوي بخار زیرمه کولو سیسټمونو کې، سیلین او پروپین (یا ایتیلین) د ودې اصلي سرچینې دي. د ودې سرچینې جریان نرخ زیاتولو سره د ودې نرخ لوړولو په پروسه کې، لکه څنګه چې د سیلیکون برخې متوازن جزوي فشار زیاتیږي، د همجنسي ګاز مرحلې نیوکلیشن لخوا د سیلیکون کلسترونه جوړول اسانه دي، کوم چې د سیلیکون سرچینې د کارولو کچه د پام وړ کموي. د سیلیکون کلسترونو جوړول د اپیتیکسیل ودې نرخ ښه والی خورا محدودوي. په ورته وخت کې، د سیلیکون کلسترونه کولی شي د مرحلې جریان وده ګډوډ کړي او د عیب نیوکلیشن لامل شي. د همجنسي ګاز مرحلې نیوکلیشن څخه مخنیوي او د اپیتیکسیل ودې کچه لوړولو لپاره، د کلورین پر بنسټ سیلیکون سرچینو معرفي کول اوس مهال د 4H-SiC د اپیتیکسیل ودې نرخ لوړولو لپاره اصلي میتود دی.
۱.۲ ۲۰۰ ملي متره (۸ انچه) د SiC اپیتیکسیل تجهیزات او د پروسې شرایط
په دې مقاله کې تشریح شوي تجربې ټولې په 150/200 ملي میتر (6/8 انچه) مطابقت لرونکي مونولیتیک افقي ګرم دیوال SiC ایپیټیکسیل تجهیزاتو کې ترسره شوې چې په خپلواکه توګه د چین د الیکترونیک ټیکنالوژۍ ګروپ کارپوریشن د 48 انسټیټیوټ لخوا رامینځته شوي. ایپیټیکسیل فرنس په بشپړ ډول اتوماتیک ویفر بارولو او انلوډ کولو ملاتړ کوي. شکل 1 د ایپیټیکسیل تجهیزاتو د عکس العمل چیمبر داخلي جوړښت سکیماتیک ډیاګرام دی. لکه څنګه چې په شکل 1 کې ښودل شوي، د عکس العمل چیمبر بهرنۍ دیوال د کوارټز زنګ دی چې د اوبو یخ شوي انټرلییر سره دی، او د زنګ دننه د لوړ تودوخې عکس العمل چیمبر دی، کوم چې د تودوخې موصلیت کاربن احساس، د لوړ پاکوالي ځانګړي ګرافایټ غار، د ګرافایټ ګاز فلوټینګ څرخیدونکي اساس، او نورو څخه جوړ شوی دی. ټول کوارټز زنګ د سلنډر انډکشن کویل سره پوښل شوی، او د زنګ دننه د عکس العمل چیمبر په بریښنایی مقناطیسي ډول د منځنۍ فریکونسۍ انډکشن بریښنا رسولو لخوا تودوخه کیږي. لکه څنګه چې په شکل ۱ (ب) کې ښودل شوي، د بار وړونکي ګاز، د تعامل ګاز، او د ډوپینګ ګاز ټول د ویفر سطحې له لارې د غبرګون چیمبر له پورته څخه د غبرګون چیمبر ښکته برخې ته په افقي لامینار جریان کې جریان لري او د لکۍ ګاز پای څخه خارج کیږي. د ویفر دننه د ثبات ډاډمن کولو لپاره، د هوا د تیرونکي اساس لخوا لیږدول شوی ویفر تل د پروسې په جریان کې څرخیږي.
په تجربه کې کارول شوی سبسټریټ یو سوداګریز 150 ملي میتر، 200 ملي میتر (6 انچه، 8 انچه) <1120> سمت 4° آف زاویه کنډکټیو n-ډول 4H-SiC دوه اړخیزه پالش شوی SiC سبسټریټ دی چې د شانسي شووک کرسټال لخوا تولید شوی. ټرایکلوروسیلین (SiHCl3، TCS) او ایتیلین (C2H4) د پروسې تجربې کې د ودې اصلي سرچینو په توګه کارول کیږي، چې له دې جملې څخه TCS او C2H4 په ترتیب سره د سیلیکون سرچینې او کاربن سرچینې په توګه کارول کیږي، لوړ پاکوالی نایتروجن (N2) د n-ډول ډوپینګ سرچینې په توګه کارول کیږي، او هایدروجن (H2) د کمولو ګاز او کیریر ګاز په توګه کارول کیږي. د ایپیټیکسیل پروسې د تودوخې حد 1 600 ~ 1 660 ℃ دی، د پروسې فشار 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa دی، او د H2 کیریر ګاز جریان کچه 100 ~ 140 L/min ده.
۱.۳ د اپیتیکسیل ویفر ازموینه او ځانګړتیا
د فویریر انفراریډ سپیکٹرومیټر (د تجهیزاتو جوړونکی ترمل فشر، ماډل iS50) او د پارې پروب غلظت ټیسټر (د تجهیزاتو جوړونکی سیمیلاب، ماډل 530L) د اپیتیکسیل طبقې ضخامت او ډوپینګ غلظت د اوسط او ویش مشخص کولو لپاره کارول شوي؛ د اپیتیکسیل طبقې کې د هرې نقطې ضخامت او ډوپینګ غلظت د قطر کرښې په اوږدو کې د نقطو په اخیستلو سره ټاکل شوی چې د ویفر په مرکز کې د 45° په اوږدو کې د اصلي حوالې څنډې نورمال کرښې سره تقاطع کوي د 5 ملي میتر څنډې لرې کولو سره. د 150 ملي میتر ویفر لپاره، 9 ټکي د یو واحد قطر کرښې په اوږدو کې اخیستل شوي (دوه قطرونه یو بل ته عمودي وو)، او د 200 ملي میتر ویفر لپاره، 21 ټکي اخیستل شوي، لکه څنګه چې په شکل 2 کې ښودل شوي. د اټومي ځواک مایکروسکوپ (د تجهیزاتو جوړونکی بروکر، ماډل ابعاد آیکون) د مرکز په ساحه کې د 30 μm × 30 μm ساحې او د اپیتیکسیل طبقې د سطحې ناهموارۍ ازموینې لپاره د اپیتیکسیل ویفر د څنډې ساحه (5 ملي میتر څنډې لرې کول) غوره کولو لپاره کارول شوی و؛ د اپیټیکسیل طبقې نیمګړتیاوې د سطحې نیمګړتیا ټیسټر په کارولو سره اندازه شوې (د تجهیزاتو جوړونکی چین الیکترونیک 3D امیجر د کیفینګوا څخه د رادار سینسر (ماډل مارس 4410 پرو) لخوا مشخص شوی و).
د پوسټ وخت: سپتمبر-۰۴-۲۰۲۴