I le taimi nei, o le SiC alamanuia ua suia mai le 150 mm (6 inisi) i le 200 mm (8 inisi). Ina ia faʻamalieina le manaʻoga faʻanatinati mo le tele-tele, maualuga maualuga SiC homoepitaxial wafers i le alamanuia, 150mm ma 200mm4H-SiC homoepitaxial wafersna saunia lelei i luga o mea'ai i totonu o le atunu'u i le fa'aaogaina o meafaigaluega fa'atupuina epitaxial 200mm SiC e tuto'atasi. O se faiga homoepitaxial talafeagai mo le 150mm ma le 200mm na atiae, lea e mafai ona sili atu le maualuga o le tuputupu aʻe o le epitaxial nai lo le 60um / h. Aʻo faʻafeiloaʻi le epitaxy maualuga-saoasaoa, o le epitaxial wafer quality e sili ona lelei. O le mafiafia tutusa o le 150 mm ma le 200 mmSiC epitaxial waferse mafai ona pulea i totonu o le 1.5%, o le fa'atonuga tutusa e itiiti ifo i le 3%, o le fa'aletonu mata'utia e itiiti ifo i le 0.3 vaega / cm2, ma o le a'a epitaxial luga ole a'a ole sikuea Ra e itiiti ifo i le 0.15nm, ma o fa'ailoga autu uma o lo'o i le tulaga maualuga o le alamanuia.
Silicon Carbide (SiC)o se tasi o sui o le tupulaga lona tolu mea semiconductor. O lo'o i ai uiga o le maualuga o le malepelepe malosi o le fanua, sili atu le lelei o le vevela, tele le saosaoa o le eletise, ma le malosi o le fa'asao. Ua matua faʻalauteleina le malosi o le gaosiga o masini eletise ma e mafai ona faʻamalieina manaʻoga o le isi augatupulaga o masini eletise eletise mo masini e iai le malosi maualuga, laʻititi laʻititi, maualuga le vevela, maualuga le vevela ma isi tulaga ogaoga. E mafai ona faʻaitiitia le avanoa, faʻaitiitia le faʻaaogaina o le eletise ma faʻaitiitia manaʻoga malulu. Ua aumaia suiga fou i taavale fou malosi, nofoaafi felauaiga, grids atamai ma isi fanua. O le mea lea, o le silicon carbide semiconductors ua avea ma mea sili ona lelei e taʻitaʻia ai le isi augatupulaga o masini eletise eletise. I tausaga talu ai nei, faʻafetai i le lagolago a le atunuʻu mo le atinaʻeina o le tolu-tupulaga semiconductor alamanuia, o le suʻesuʻega ma le atinaʻeina ma le fausiaina o le 150 mm SiC masini masini masini ua maeʻa maeʻa i Saina, ma o le saogalemu o le alamanuia filifili ua faʻamaonia. O le mea lea, o le taulaiga o le alamanuia ua faasolosolo malie lava ona suia i le puleaina o tau ma le faaleleia atili. E pei ona fa'aalia i le Laulau 1, fa'atusatusa i le 150 mm, 200 mm SiC o lo'o i ai le maualuga o le fa'aogaina o le fua, ma o le gaosiga o tupe meataalo ta'itasi e mafai ona fa'ateleina e tusa ma le 1.8 taimi. A maeʻa le tekonolosi, e mafai ona faʻaititia le tau o le gaosiga o se pu e tasi i le 30%. O le fa'atekonolosi fa'atekonolosi o le 200 mm o se auala tuusa'o o le "fa'aitiitia o tau ma le fa'ateleina o le lelei", ma o le ki fo'i lea mo le pisinisi semiconductor a lo'u atunu'u e "taufetuli tutusa" pe "ta'imua".
E ese mai le faagasologa o masini Si,SiC semiconductor masini eletiseo lo'o fa'agaioia uma ma saunia fa'atasi ma papa epitaxial e fai ma maatulimanu. Epitaxial wafers o mea taua tele mo masini eletise SiC. O le lelei o le epitaxial layer e fuafua saʻo ai le gaosiga o le masini, ma o lona tau e faʻatatau mo le 20% o le tau o le gaosiga. O le mea lea, o le tuputupu aʻe o le epitaxial o se fesoʻotaʻiga vavalalata taua i masini eletise SiC. Ole tapula'a pito i luga ole la'asaga ole fa'agasologa ole epitaxial e fa'atatau ile masini epitaxial. I le taimi nei, o le tikeri o le localization o le 150mm SiC epitaxial mea faigaluega i Saina e maualuga tele, ae o le aotelega o le 200mm o loʻo i tua atu o le tulaga faavaomalo i le taimi lava e tasi. O le mea lea, ina ia mafai ai ona foia manaoga faanatinati ma faʻafitauli faʻafefe o le tele-tele, maualuga-lelei mea epitaxial mea gaosiga mo le atinaʻeina o le fale lona tolu-augatupulaga semiconductor alamanuia, o lenei pepa faailoa atu le 200 mm SiC epitaxial meafaigaluega ua atiina ae ma le manuia i loʻu atunuu, ma suesue le faagasologa epitaxial. E ala i le optimizing le faagasologa e pei o le vevela faagasologa, ave kasa tafe fua faatatau, fua faatatau C/Si, ma isi, o le concentration uniformity <3%, mafiafia le tutusa <1.5%, roughness Ra <0.2 nm ma le oti faaletonu density <0.3 grains/cm2 o le 150 mm ma 200 mm SiC epitaxial wafers epitaxial2000 mm tutoatasi atiina ae epitaxial20 mm maua. Ole tulaga ole fa'agasologa ole masini e mafai ona fa'amalieina mana'oga ole tapenaga ole masini eletise maualuga SiC.
1 Fa'ata'ita'iga
1.1 Mataupu Faavae oSiC epitaxialfaiga
O le 4H-SiC homoepitaxial tuputupu aʻe faagasologa e masani lava e aofia ai 2 laasaga autu, e taʻua, maualuga-veve in-situ etching o 4H-SiC substrate ma homogeneous vapor deposition faagasologa. O le autu autu o le substrate in-situ etching o le aveese lea o le faaleagaina i lalo o le substrate pe a uma ona faʻamalo faʻamaʻi, vai faʻamalo totoe, vaega meamea ma le oxide layer, ma e mafai ona fausia se fausaga faʻasolosolo atomic i luga o le substrate e ala i le etching. E masani lava ona faia le togitogiga i totonu o le ea hydrogen. E tusa ai ma manaoga moni o le faagasologa, e mafai foi ona faaopoopo se vaega itiiti o kesi fesoasoani, e pei o le hydrogen chloride, propane, ethylene poʻo le silane. O le vevela o in-situ hydrogen etching e masani lava i luga aʻe o le 1 600 ℃, ma o le mamafa o le potu tali e masani ona pulea i lalo ole 2 × 104 Pa i le taimi o le etching process.
A maeʻa ona faʻagaoioia le luga ole substrate e ala ile etching in-situ, e ulu atu i le maualuga o le vevela ole faʻaogaina o le ausa, o lona uiga, o le tupu aʻe (e pei o le ethylene / propane, TCS / silane), puna o le doping (n-type doping source nitrogen, p-type doping source TMAl), ma kesi fesoasoani e pei o le hydrogen chloride o loʻo feaveaʻi e ala i le kasa faʻafefe tele (hydrogen chloride). A maeʻa ona faʻaalia le kesi i totonu o le potu faʻafefe maualuga, o se vaega o le mea muamua e tali atu i mea kemikolo ma faʻapipiʻi i luga o le wafer, ma se tasi-crystal homogeneous 4H-SiC epitaxial layer faʻatasi ai ma se faʻatonuga faʻapitoa o le doping, mafiafia faʻapitoa, ma le maualuga maualuga o loʻo faia i luga o le substrate e faʻaaoga ai le tasi-crystal 4H-SiC substrate. I le maeʻa ai o tausaga o suʻesuʻega faʻapitoa, o le 4H-SiC homoepitaxial technology ua matua matua ma faʻaaogaina lautele i gaosiga o fale gaosi oloa. Ole 4H-SiC homoepitaxial tekinolosi sili ona faʻaaogaina i le lalolagi e lua uiga masani:
(1) Faʻaaogaina o se faʻamaʻi ese (faʻatatau i le <0001> vaalele tioata, agai i le <11-20> faʻataʻitaʻiga tioata) oblique cut substrate e fai ma faʻataʻitaʻiga, o se faʻamaʻi maualuga-maaisa 4H-SiC epitaxial layer e aunoa ma ni mea le mama o loʻo teuina i luga o le substrate i le tulaga o le laasaga o le tuputupu aʻe. O le amataga o le 4H-SiC homoepitaxial tuputupu aʻe na faʻaaogaina se mea tioata lelei, o lona uiga, o le <0001> Si vaalele mo le tuputupu aʻe. O le mamafa o laasaga atomika i luga o le mea tioata lelei e maualalo ma lautele fanua. O le tuputupu aʻe o le nucleation lua e faigofie ona tupu i le faagasologa o le epitaxy e fausia ai le 3C tioata SiC (3C-SiC). E ala i le tipi ese-axis, maualuga-density, vaapiapi terrace lautele laʻasaga atomic e mafai ona faʻafeiloaʻi i luga o le 4H-SiC <0001> substrate, ma o le precursor adsorbed e mafai ona oʻo lelei i le tulaga laʻasaga atomic ma le malosi i luga ole laiga e ala i luga ole faʻasalalauga. I le laasaga, e tulaga ese le precursor atom/molecular vaega fusia tulaga, o lea i le tulaga o le tuputupu aʻe o le laasaga, e mafai e le vaega epitaxial ona tofi atoatoa le Si-C lua atomic layer stacking faasologa o le substrate e fausia ai se tioata e tasi ma le vaega tioata tutusa e pei o le substrate.
(2) E maua le tuputupu aʻe o le epitaxial maualuga e ala i le faʻaofiina o se puna silicon o loʻo i ai le chlorine. I faiga masani a le SiC chemical vapor deposition system, silane ma propane (poʻo le ethylene) o punavai autu ia o le tuputupu aʻe. I le faagasologa o le faateleina o le fua faatatau o le tuputupu aʻe e ala i le faateleina o le tuputupu aʻe puna tafe fua faatatau, e pei o le paleni vaega mamafa o le vaega silicon o loo faaauau pea ona faateleina, e faigofie ona fausia fuifui silicon e homogeneous vaega o le kasa nucleation, lea e matua faaitiitia ai le fua faatatau o le faaaogaina o le puna silicon. O le faʻavaeina o fuifui silicon e matua faʻatapulaʻaina ai le faʻaleleia atili o le faʻatupulaia o le epitaxial. I le taimi lava e tasi, e mafai e fuifui silicon ona faʻalavelaveina le tuputupu aʻe o le laasaga ma mafua ai le faʻaleagaina o le nucleation. Ina ia aloese mai le faʻaogaina o le kasa tutusa ma faʻateleina le fua o le tuputupu aʻe o le epitaxial, o le faʻaofiina o punaoa silicon chlorine o loʻo avea nei ma auala autu e faʻateleina ai le tuputupu aʻe o le epitaxial o le 4H-SiC.
1.2 200 mm (8-inisi) SiC epitaxial mea faigaluega ma tulaga fa'agasologa
O faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻamatalaina i lenei pepa na faia uma i luga o le 150/200 mm (6/8-inisi) fetaui ma le monolithic horizontal heat wall SiC epitaxial mea faigaluega tutoatasi na atiaeina e le 48th Institute of China Electronics Technology Group Corporation. O le ogaumu epitaxial e lagolagoina atoatoa otometi le utaina ma le la'uina. Ata 1 o se faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o le fausaga i totonu o le potu faʻaalia o meafaigaluega epitaxial. E pei ona faaalia i le Ata 1, o le puipui pito i fafo o le potu tali o se logo quartz ma se interlayer vai-maalili, ma totonu o le logo o se potu tali maualuga-vevela, lea e aofia ai le vevela insulation lagona carbon, maualuga-mama graphite cavity faapitoa, graphite kasa-opeopea le faavae rotating, ma isi o loʻo ufiufi atoa i le aquartz faʻafefete le tali a le cybell ma isi. O le potu i totonu o le logo e fa'avevela fa'aeletise e ala i le fa'auluina o le eletise alalaupapa. E pei ona fa'aalia i le Ata 1 (b), o le kasa e feavea'i, kesi tali, ma le kasa doping e tafe uma i luga o le fata i le laina fa'alava fa'ata'amilosaga mai le pito i luga o le potu tali atu i le pito i lalo o le potu tali ma fa'ate'a mai le si'usi'u kasa pito. Ina ia mautinoa le tutusa i totonu o le wafer, o le wafer o loʻo tauaveina e le ea opeopea e masani ona feliuliuaʻi i le faagasologa.
O le substrate faʻaaogaina i le faʻataʻitaʻiga o se pisinisi 150 mm, 200 mm (6 inisi, 8 inisi) <1120> faʻatonuga 4°off-angle conductive n-ituaiga 4H-SiC lua itu polesi SiC substrate gaosia e Shanxi Shuoke Crystal. Trichlorosilane (SiHCl3, TCS) ma le ethylene (C2H4) o loʻo faʻaaogaina e avea ma punavai autu o le tuputupu aʻe i le faʻataʻitaʻiga o le faagasologa, lea e faʻaaogaina ai le TCS ma le C2H4 e fai ma puna silicon ma le carbon source, maualuga-mama le nitrogen (N2) faʻaaogaina e avea ma puna o le doping n-ituaiga, ma le hydrogen (H2) e faʻaaogaina e avea ma kesi faʻafefe ma kasa. Ole fua ole vevela ole faagasologa epitaxial o le 1 600 ~ 1 660 ℃, o le mamafa o le faagasologa o le 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa, ma le fua faatatau o le tafe kasa H2 o le 100 ~ 140 L / min.
1.3 Epitaxial wafer su'ega ma uiga
Fourier infrared spectrometer (mea faigaluega gaosi Thermalfisher, fa'ata'ita'iga iS50) ma le su'ega su'esu'e o le mercury (mea faigaluega gaosi Semilab, fa'ata'ita'iga 530L) na fa'aaogaina e fa'ailoa ai le uiga ma le tufatufaina o le mafiafia o le epitaxial layer ma le fa'aogaina o le doping; o le mafiafia ma le faʻaogaina o le doping o vaega taʻitasi i totonu o le epitaxial layer na fuafuaina e ala i le faʻaogaina o togi i luga o le laina lautele e faʻafeiloaʻi ai le laina masani o le pito autu autu i le 45 ° i le ogatotonu o le wafer ma le 5 mm le aveeseina. Mo le 150 mm wafer, 9 points na ave i luga o se laina laina e tasi (lua diameters na faʻasaga le tasi i le isi), ma mo le 200 mm wafer, 21 points na ave, e pei ona faʻaalia i le Ata 2. O se masini atomic force microscope (mea gaosi meafaigaluega Bruker, ata Faʻataʻitaʻiga Ata ata) na faʻaaogaina e filifili ai le 30 μm eria edge × 30 μm. aveese) o le epitaxial wafer e faʻataʻitaʻi ai le talatala o luga o le epitaxial layer; o le faaletonu o le epitaxial layer na fuaina i le faʻaaogaina o se suʻega faʻaletonu i luga o le eleele (tagata gaosi meafaigaluega China Electronics O le ata 3D na faʻaalia e se faʻataʻitaʻiga o le radar (model Mars 4410 pro) mai Kefenghua.
Taimi meli: Sep-04-2024