වර්තමානයේ, SiC කර්මාන්තය 150 mm (අඟල් 6) සිට 200 mm (අඟල් 8) දක්වා පරිවර්තනය වෙමින් පවතී. කර්මාන්තයේ විශාල ප්රමාණයේ, උසස් තත්ත්වයේ SiC හෝමෝපිටැක්සියල් වේෆර් සඳහා ඇති හදිසි ඉල්ලුම සපුරාලීම සඳහා, 150mm සහ 200mm4H-SiC හෝමෝපිටැක්සියල් වේෆර්ස්වාධීනව සංවර්ධනය කරන ලද 200mm SiC එපිටැක්සියල් වර්ධන උපකරණ භාවිතයෙන් ගෘහස්ථ උපස්ථර මත සාර්ථකව සකස් කරන ලදී. 150mm සහ 200mm සඳහා සුදුසු හෝමෝපිටැක්සියල් ක්රියාවලියක් සංවර්ධනය කරන ලද අතර, එහිදී එපිටැක්සියල් වර්ධන වේගය 60um/h ට වඩා වැඩි විය හැකිය. අධිවේගී එපිටැක්සියල් සපුරාලන අතර, එපිටැක්සියල් වේෆර් ගුණාත්මකභාවය විශිෂ්ටයි. 150 mm සහ 200 mm ඝණකම ඒකාකාරිත්වයSiC එපිටැක්සියල් වේෆර්1.5%ක් ඇතුළත පාලනය කළ හැකි අතර, සාන්ද්රණ ඒකාකාරිත්වය 3%ට වඩා අඩුය, මාරාන්තික දෝෂ ඝනත්වය අංශු 0.3/cm2 ට වඩා අඩුය, සහ එපිටැක්සියල් මතුපිට රළුබව මූල මධ්යන්ය වර්ග Ra 0.15nm ට වඩා අඩුය, සහ සියලුම මූලික ක්රියාවලි දර්ශක කර්මාන්තයේ දියුණු මට්ටමේ පවතී.
සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC)තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක ද්රව්යවල නියෝජිතයන්ගෙන් එකකි. එය ඉහළ බිඳවැටීමේ ක්ෂේත්ර ශක්තිය, විශිෂ්ට තාප සන්නායකතාවය, විශාල ඉලෙක්ට්රෝන සන්තෘප්ත ප්ලාවිත ප්රවේගය සහ ශක්තිමත් විකිරණ ප්රතිරෝධයේ ලක්ෂණ ඇත. එය බල උපාංගවල බලශක්ති සැකසුම් ධාරිතාව බෙහෙවින් පුළුල් කර ඇති අතර ඉහළ බලය, කුඩා ප්රමාණය, ඉහළ උෂ්ණත්වය, ඉහළ විකිරණ සහ අනෙකුත් ආන්තික තත්වයන් සහිත උපාංග සඳහා ඊළඟ පරම්පරාවේ බල ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණවල සේවා අවශ්යතා සපුරාලිය හැකිය. එය අවකාශය අඩු කිරීමට, බලශක්ති පරිභෝජනය අඩු කිරීමට සහ සිසිලන අවශ්යතා අඩු කිරීමට හැකිය. එය නව බලශක්ති වාහන, දුම්රිය ප්රවාහනය, ස්මාර්ට් ජාල සහ අනෙකුත් ක්ෂේත්ර සඳහා විප්ලවීය වෙනස්කම් ගෙන ඇත. එබැවින්, සිලිකන් කාබයිඩ් අර්ධ සන්නායක ඊළඟ පරම්පරාවේ අධි බලැති බල ඉලෙක්ට්රොනික උපාංගවලට නායකත්වය දෙන කදිම ද්රව්ය ලෙස පිළිගෙන ඇත. මෑත වසරවලදී, තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ සංවර්ධනය සඳහා ජාතික ප්රතිපත්ති සහයෝගයට ස්තූතිවන්ත වන අතර, 150 mm SiC උපාංග කර්මාන්ත පද්ධතියේ පර්යේෂණ සහ සංවර්ධනය සහ ඉදිකිරීම් චීනයේ මූලික වශයෙන් අවසන් කර ඇති අතර, කාර්මික දාමයේ ආරක්ෂාව මූලික වශයෙන් සහතික කර ඇත. එබැවින්, කර්මාන්තයේ අවධානය ක්රමයෙන් පිරිවැය පාලනය සහ කාර්යක්ෂමතාව වැඩිදියුණු කිරීම වෙත මාරු වී ඇත. වගුව 1 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, 150 mm හා සසඳන විට, 200 mm SiC ඉහළ දාර උපයෝගිතා අනුපාතයක් ඇති අතර, තනි වේෆර් චිප් වල ප්රතිදානය 1.8 ගුණයකින් පමණ වැඩි කළ හැකිය. තාක්ෂණය පරිණත වූ පසු, තනි චිපයක නිෂ්පාදන පිරිවැය 30% කින් අඩු කළ හැකිය. 200 mm හි තාක්ෂණික දියුණුව "පිරිවැය අඩු කිරීමේ සහ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීමේ" සෘජු මාධ්යයක් වන අතර, එය මගේ රටේ අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයට "සමාන්තරව ක්රියාත්මක වීමට" හෝ "ඊයම් කිරීමට" යතුර ද වේ.
Si උපාංග ක්රියාවලියට වඩා වෙනස්ව,SiC අර්ධ සන්නායක බල උපාංගඑපිටැක්සියල් ස්ථර මුල් ගල ලෙස සකසා සකස් කර ඇත. එපිටැක්සියල් වේෆර් යනු SiC බල උපාංග සඳහා අත්යවශ්ය මූලික ද්රව්ය වේ. එපිටැක්සියල් ස්ථරයේ ගුණාත්මකභාවය උපාංගයේ අස්වැන්න සෘජුවම තීරණය කරන අතර එහි පිරිවැය චිප් නිෂ්පාදන පිරිවැයෙන් 20% කි. එබැවින්, එපිටැක්සියල් වර්ධනය SiC බල උපාංගවල අත්යවශ්ය අතරමැදි සම්බන්ධකයකි. එපිටැක්සියල් ක්රියාවලි මට්ටමේ ඉහළ සීමාව එපිටැක්සියල් උපකරණ මගින් තීරණය වේ. වර්තමානයේ, චීනයේ 150mm SiC එපිටැක්සියල් උපකරණවල දේශීයකරණ උපාධිය සාපේක්ෂව ඉහළ ය, නමුත් 200mm හි සමස්ත පිරිසැලසුම ඒ සමඟම ජාත්යන්තර මට්ටමට වඩා පසුගාමී ය. එබැවින්, දේශීය තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ සංවර්ධනය සඳහා විශාල ප්රමාණයේ, උසස් තත්ත්වයේ එපිටැක්සියල් ද්රව්ය නිෂ්පාදනයේ හදිසි අවශ්යතා සහ බාධක ගැටළු විසඳීම සඳහා, මෙම පත්රිකාව මගේ රටේ සාර්ථකව සංවර්ධනය කරන ලද 200 mm SiC එපිටැක්සියල් උපකරණ හඳුන්වා දෙන අතර එපිටැක්සියල් ක්රියාවලිය අධ්යයනය කරයි. ක්රියාවලි උෂ්ණත්වය, වාහක වායු ප්රවාහ අනුපාතය, C/Si අනුපාතය යනාදී ක්රියාවලි පරාමිතීන් ප්රශස්ත කිරීම මගින්, ස්වාධීනව සංවර්ධනය කරන ලද 200 mm සිලිකන් කාබයිඩ් එපිටැක්සියල් උදුනක් සහිත 150 mm සහ 200 mm SiC එපිටැක්සියල් වේෆර්වල සාන්ද්රණ ඒකාකාරිත්වය <3%, ඝණකම ඒකාකාර නොවන බව <1.5%, රළුබව Ra <0.2 nm සහ මාරාන්තික දෝෂ ඝනත්වය <0.3 ධාන්ය/cm2 ලබා ගනී. උපකරණ ක්රියාවලි මට්ටම උසස් තත්ත්වයේ SiC බල උපාංග සැකසීමේ අවශ්යතා සපුරාලිය හැකිය.
1 අත්හදා බැලීම
1.1 මූලධර්මයSiC එපිටැක්සියල්ක්රියාවලිය
4H-SiC හෝමෝපිටැක්සියල් වර්ධන ක්රියාවලියට ප්රධාන වශයෙන් ප්රධාන පියවර 2 ක් ඇතුළත් වේ, එනම්, 4H-SiC උපස්ථරයේ ඉහළ-උෂ්ණත්ව ස්ථානීය කැටයම් කිරීම සහ සමජාතීය රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේ ක්රියාවලිය. උපස්ථර ස්ථානීය කැටයම් කිරීමේ ප්රධාන අරමුණ වන්නේ වේෆර් ඔප දැමීමෙන් පසු උපස්ථරයේ භූගත හානිය ඉවත් කිරීම, අවශේෂ ඔප දැමීමේ ද්රවය, අංශු සහ ඔක්සයිඩ් ස්ථරය, සහ උපස්ථර මතුපිට මත නිත්ය පරමාණුක පියවර ව්යුහයක් කැටයම් කිරීම මගින් සෑදිය හැකිය. ස්ථානීය කැටයම් කිරීම සාමාන්යයෙන් හයිඩ්රජන් වායුගෝලයක සිදු කෙරේ. සත්ය ක්රියාවලි අවශ්යතා අනුව, හයිඩ්රජන් ක්ලෝරයිඩ්, ප්රොපේන්, එතිලීන් හෝ සිලේන් වැනි සහායක වායුව කුඩා ප්රමාණයක් ද එකතු කළ හැකිය. ස්ථානීය හයිඩ්රජන් කැටයම් කිරීමේ උෂ්ණත්වය සාමාන්යයෙන් 1 600 ℃ ට වඩා වැඩි වන අතර, කැටයම් කිරීමේ ක්රියාවලියේදී ප්රතික්රියා කුටියේ පීඩනය සාමාන්යයෙන් 2×104 Pa ට අඩුවෙන් පාලනය වේ.
උපස්ථර මතුපිට ස්ථානීය කැටයම් කිරීම මගින් සක්රිය කිරීමෙන් පසු, එය ඉහළ උෂ්ණත්ව රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේ ක්රියාවලියට ඇතුළු වේ, එනම්, වර්ධන ප්රභවය (එතිලීන්/ප්රොපේන්, TCS/සිලේන් වැනි), මාත්රණ ප්රභවය (n-වර්ගයේ මාත්රණ ප්රභව නයිට්රජන්, p-වර්ගයේ මාත්රණ ප්රභවය TMAl) සහ හයිඩ්රජන් ක්ලෝරයිඩ් වැනි සහායක වායුව වාහක වායුවේ විශාල ප්රවාහයක් (සාමාන්යයෙන් හයිඩ්රජන්) හරහා ප්රතික්රියා කුටියට ප්රවාහනය කෙරේ. වායුව ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතික්රියා කුටියේ ප්රතික්රියා කිරීමෙන් පසු, පූර්වගාමියාගේ කොටසක් රසායනිකව ප්රතික්රියා කර වේෆර් මතුපිට අවශෝෂණය කරයි, සහ තනි-ස්ඵටික 4H-SiC උපස්ථරය සැකිල්ලක් ලෙස භාවිතා කරමින් උපස්ථර මතුපිට මත නිශ්චිත මාත්රණ සාන්ද්රණයක්, නිශ්චිත ඝනකමක් සහ ඉහළ ගුණාත්මක භාවයක් සහිත තනි-ස්ඵටික සමජාතීය 4H-SiC එපිටැක්සියල් තට්ටුවක් සාදනු ලැබේ. වසර ගණනාවක තාක්ෂණික ගවේෂණයකින් පසු, 4H-SiC හෝමෝපිටැක්සියල් තාක්ෂණය මූලික වශයෙන් පරිණත වී ඇති අතර කාර්මික නිෂ්පාදනයේ බහුලව භාවිතා වේ. ලෝකයේ බහුලව භාවිතා වන 4H-SiC හෝමෝපිටැක්සියල් තාක්ෂණයට සාමාන්ය ලක්ෂණ දෙකක් ඇත:
(1) සැකිල්ලක් ලෙස (ස්ඵටික දිශාවට <0001>ට සාපේක්ෂව, ස්ඵටික තලයට සාපේක්ෂව) ආනත කැපුම් උපස්ථරයක් භාවිතා කරමින්, අපද්රව්ය නොමැතිව ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් තනි-ස්ඵටික 4H-SiC එපිටැක්සියල් තට්ටුවක් උපස්ථරය මත පියවර-ප්රවාහ වර්ධන මාදිලියේ ආකාරයෙන් තැන්පත් කෙරේ. මුල් 4H-SiC හෝමෝපිටැක්සියල් වර්ධනය ධනාත්මක ස්ඵටික උපස්ථරයක් භාවිතා කළේය, එනම්, වර්ධනය සඳහා <0001> Si තලය. ධනාත්මක ස්ඵටික උපස්ථරයේ මතුපිට පරමාණුක පියවරවල ඝනත්වය අඩු වන අතර ටෙරස් පළල වේ. එපිටැක්සි ක්රියාවලියේදී ද්විමාන න්යෂ්ටික වර්ධනය පහසුවෙන් සිදු වේ, 3C ස්ඵටික SiC (3C-SiC) සාදයි. අක්ෂයෙන් පිටත කැපීමෙන්, 4H-SiC <0001> උපස්ථරයේ මතුපිටට ඉහළ ඝනත්වයකින් යුත්, පටු ටෙරස් පළල පරමාණුක පියවර හඳුන්වා දිය හැකි අතර, අවශෝෂණය කරන ලද පූර්වගාමියාට මතුපිට විසරණය හරහා සාපේක්ෂව අඩු මතුපිට ශක්තියක් සහිත පරමාණුක පියවර ස්ථානයට ඵලදායී ලෙස ළඟා විය හැකිය. පියවරේදී, පූර්වගාමී පරමාණු/අණුක කාණ්ඩ බන්ධන පිහිටීම අද්විතීය වේ, එබැවින් පියවර ප්රවාහ වර්ධන මාදිලියේදී, එපිටැක්සියල් ස්ථරයට උපස්ථරයේ Si-C ද්විත්ව පරමාණුක ස්ථර ගොඩගැසීමේ අනුපිළිවෙල පරිපූර්ණ ලෙස උරුම කර ගත හැකි අතර උපස්ථරයට සමාන ස්ඵටික අවධියක් සහිත තනි ස්ඵටිකයක් සෑදිය හැකිය.
(2) ක්ලෝරීන් අඩංගු සිලිකන් ප්රභවයක් හඳුන්වා දීමෙන් අධිවේගී එපිටැක්සියල් වර්ධනයක් ලබා ගත හැකිය. සාම්ප්රදායික SiC රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේ පද්ධතිවල, සිලේන් සහ ප්රොපේන් (හෝ එතිලීන්) ප්රධාන වර්ධන ප්රභවයන් වේ. වර්ධන ප්රභව ප්රවාහ අනුපාතය වැඩි කිරීමෙන් වර්ධන වේගය වැඩි කිරීමේ ක්රියාවලියේදී, සිලිකන් සංරචකයේ සමතුලිතතා අර්ධ පීඩනය අඛණ්ඩව වැඩි වන බැවින්, සමජාතීය වායු අවධි න්යෂ්ටිය මගින් සිලිකන් පොකුරු සෑදීම පහසුය, එය සිලිකන් ප්රභවයේ උපයෝගිතා අනුපාතය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි. සිලිකන් පොකුරු සෑදීම එපිටැක්සියල් වර්ධන අනුපාතය වැඩිදියුණු කිරීම බෙහෙවින් සීමා කරයි. ඒ සමඟම, සිලිකන් පොකුරු පියවර ප්රවාහ වර්ධනයට බාධා කළ හැකි අතර දෝෂ න්යෂ්ටිය ඇති කළ හැකිය. සමජාතීය වායු අවධි න්යෂ්ටිය වළක්වා ගැනීමට සහ එපිටැක්සියල් වර්ධන වේගය වැඩි කිරීමට, ක්ලෝරීන් මත පදනම් වූ සිලිකන් ප්රභවයන් හඳුන්වාදීම දැනට 4H-SiC හි එපිටැක්සියල් වර්ධන වේගය වැඩි කිරීම සඳහා ප්රධාන ධාරාවේ ක්රමය වේ.
1.2 200 mm (අඟල් 8) SiC එපිටැක්සියල් උපකරණ සහ ක්රියාවලි කොන්දේසි
මෙම පත්රිකාවේ විස්තර කර ඇති අත්හදා බැලීම් සියල්ලම 48 වන චීන ඉලෙක්ට්රොනික තාක්ෂණ සමූහ සංස්ථාව විසින් ස්වාධීනව සංවර්ධනය කරන ලද 150/200 mm (අඟල් 6/8) අනුකූල ඒකලිතික තිරස් උණුසුම් බිත්ති SiC එපිටැක්සියල් උපකරණයක් මත සිදු කරන ලදී. එපිටැක්සියල් උදුන සම්පූර්ණයෙන්ම ස්වයංක්රීය වේෆර් පැටවීම සහ බෑම සඳහා සහය දක්වයි. රූපය 1 යනු එපිටැක්සියල් උපකරණවල ප්රතික්රියා කුටියේ අභ්යන්තර ව්යුහයේ ක්රමානුරූප රූප සටහනකි. රූපය 1 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ප්රතික්රියා කුටියේ පිටත බිත්තිය ජල සිසිලන අන්තර් ස්ථරයක් සහිත ක්වාර්ට්ස් සීනුවක් වන අතර, සීනුව ඇතුළත තාප පරිවාරක කාබන් ෆීල්ට්, ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් විශේෂ ග්රැෆයිට් කුහරය, ග්රැෆයිට් වායු-පාවෙන භ්රමණ පදනම ආදියෙන් සමන්විත ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතික්රියා කුටියකි. සම්පූර්ණ ක්වාර්ට්ස් සීනුව සිලින්ඩරාකාර ප්රේරක දඟරයකින් ආවරණය කර ඇති අතර, සීනුව තුළ ඇති ප්රතික්රියා කුටිය මධ්යම සංඛ්යාත ප්රේරක බල සැපයුමකින් විද්යුත් චුම්භකව රත් කරනු ලැබේ. රූපය 1 (b) හි දැක්වෙන පරිදි, වාහක වායුව, ප්රතික්රියා වායුව සහ මාත්රණ වායුව වේෆර් මතුපිට හරහා ප්රතික්රියා කුටියේ ඉහළ සිට ප්රතික්රියා කුටියේ පහළට තිරස් ලැමිනාර් ප්රවාහයකින් ගලා යන අතර වලිග වායු කෙළවරින් මුදා හරිනු ලැබේ. වේෆර් තුළ අනුකූලතාව සහතික කිරීම සඳහා, වායු පාවෙන පාදය මගින් ගෙන යන වේෆර් සෑම විටම ක්රියාවලිය අතරතුර භ්රමණය වේ.
අත්හදා බැලීමේදී භාවිතා කරන ලද උපස්ථරය වාණිජ 150 mm, 200 mm (අඟල් 6, අඟල් 8) <1120> ෂැන්සි ෂූක් ක්රිස්ටල් විසින් නිෂ්පාදනය කරන ලද දිශාව 4°ඕෆ්-කෝණ සන්නායක n-වර්ගය 4H-SiC ද්විත්ව ඒකපාර්ශ්වික ඔප දැමූ SiC උපස්ථරයකි. ක්රියාවලි අත්හදා බැලීමේදී ප්රධාන වර්ධන ප්රභවයන් ලෙස ට්රයික්ලෝරෝසිලේන් (SiHCl3, TCS) සහ එතිලීන් (C2H4) භාවිතා කරන අතර, ඒ අතර TCS සහ C2H4 පිළිවෙලින් සිලිකන් ප්රභවයක් සහ කාබන් ප්රභවයක් ලෙස භාවිතා කරයි, ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් නයිට්රජන් (N2) n-වර්ගයේ මාත්රණ ප්රභවයක් ලෙස භාවිතා කරයි, සහ හයිඩ්රජන් (H2) තනුක වායුවක් සහ වාහක වායුවක් ලෙස භාවිතා කරයි. එපිටැක්සියල් ක්රියාවලියේ උෂ්ණත්ව පරාසය 1 600 ~1 660 ℃ වන අතර, ක්රියාවලි පීඩනය 8×103 ~12×103 Pa වන අතර, H2 වාහක වායු ප්රවාහ අනුපාතය 100～140 L/min වේ.
1.3 එපිටැක්සියල් වේෆර් පරීක්ෂාව සහ ලක්ෂණකරණය
ෆූරියර් අධෝරක්ත වර්ණාවලීක්ෂය (උපකරණ නිෂ්පාදක Thermalfisher, ආකෘතිය iS50) සහ රසදිය පරීක්ෂණ සාන්ද්රණ පරීක්ෂකය (උපකරණ නිෂ්පාදක Semilab, ආකෘතිය 530L) එපිටැක්සියල් ස්ථර ඝණකම සහ මාත්රණ සාන්ද්රණයේ මධ්යන්යය සහ ව්යාප්තිය සංලක්ෂිත කිරීමට භාවිතා කරන ලදී; එපිටැක්සියල් ස්ථරයේ එක් එක් ලක්ෂ්යයේ ඝණකම සහ මාත්රණ සාන්ද්රණය තීරණය කරනු ලැබුවේ වේෆරයේ මධ්යයේ 45° හි ප්රධාන යොමු දාරයේ සාමාන්ය රේඛාව ඡේදනය කරන විෂ්කම්භය රේඛාව දිගේ ලක්ෂ්ය ගැනීමෙන් 5 mm දාර ඉවත් කිරීමෙනි. 150 mm වේෆරයක් සඳහා, තනි විෂ්කම්භය රේඛාවක් ඔස්සේ ලක්ෂ්ය 9 ක් ගන්නා ලදී (විෂ්කම්භය දෙකක් එකිනෙකට ලම්බකව විය), සහ 200 mm වේෆරයක් සඳහා, රූපය 2 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ලක්ෂ්ය 21 ක් ගන්නා ලදී. එපිටැක්සියල් ස්ථරයේ මතුපිට රළුබව පරීක්ෂා කිරීම සඳහා එපිටැක්සියල් වේෆරයේ මධ්ය ප්රදේශයේ සහ දාර ප්රදේශයේ (5 mm දාර ඉවත් කිරීම) 30 μm×30 μm ප්රදේශ තෝරා ගැනීමට පරමාණුක බල අන්වීක්ෂයක් (උපකරණ නිෂ්පාදක බෲකර්, ආකෘතිය Dimension Icon) භාවිතා කරන ලදී; මතුපිට දෝෂ පරීක්ෂකයක් (උපකරණ නිෂ්පාදක චයිනා ඉලෙක්ට්රොනික්ස්) භාවිතයෙන් එපිටැක්සියල් ස්ථරයේ දෝෂ මනිනු ලැබීය. ත්රිමාණ රූපකය කෙෆෙන්ගුවා වෙතින් රේඩාර් සංවේදකයක් (මාස් 4410 ප්රෝ මාදිලිය) මගින් සංලක්ෂිත විය.
පළ කිරීමේ කාලය: සැප්තැම්බර්-04-2024