2 Rezultatet eksperimentale dhe diskutimi
2.1Shtresa epitaksialetrashësia dhe uniformiteti
Trashësia e shtresës epitaksiale, përqendrimi i dopingut dhe uniformiteti janë një nga treguesit kryesorë për të gjykuar cilësinë e napolitanëve epitaksialë. Trashësia e kontrollueshme me saktësi, përqendrimi i dopingut dhe uniformiteti brenda napolitanës janë çelësi për të siguruar performancën dhe qëndrueshmërinë ePajisjet e energjisë SiC, dhe trashësia e shtresës epitaksiale dhe uniformiteti i përqendrimit të dopingut janë gjithashtu baza të rëndësishme për matjen e aftësisë së procesit të pajisjeve epitaksiale.
Figura 3 tregon kurbën e uniformitetit dhe shpërndarjes së trashësisë prej 150 mm dhe 200 mmNapolita epitaksiale SiCNga figura mund të shihet se kurba e shpërndarjes së trashësisë së shtresës epitaksiale është simetrike rreth pikës qendrore të pllakës. Koha e procesit epitaksial është 600s, trashësia mesatare e shtresës epitaksiale e pllakës epitaksiale 150 mm është 10.89 um, dhe uniformiteti i trashësisë është 1.05%. Me anë të llogaritjes, shkalla e rritjes epitaksiale është 65.3 um/orë, që është një nivel tipik i shpejtë i procesit epitaksial. Nën të njëjtën kohë të procesit epitaksial, trashësia e shtresës epitaksiale e pllakës epitaksiale 200 mm është 10.10 um, uniformiteti i trashësisë është brenda 1.36%, dhe shkalla e përgjithshme e rritjes është 60.60 um/orë, që është pak më e ulët se shkalla e rritjes epitaksiale 150 mm. Kjo ndodh sepse ka humbje të dukshme gjatë rrugës kur burimi i silikonit dhe burimi i karbonit rrjedhin nga rrjedha e sipërme e dhomës së reagimit përmes sipërfaqes së pllakës së paketimit në rrjedhën e poshtme të dhomës së reagimit, dhe zona e pllakës së paketimit 200 mm është më e madhe se ajo 150 mm. Gazi rrjedh përmes sipërfaqes së pllakës së paketimit 200 mm për një distancë më të gjatë, dhe gazi burimor i konsumuar gjatë rrugës është më i madh. Me kusht që pllaka të vazhdojë të rrotullohet, trashësia e përgjithshme e shtresës epitaksiale është më e hollë, kështu që shkalla e rritjes është më e ngadaltë. Në përgjithësi, uniformiteti i trashësisë së pllakës së paketimit epitaksial 150 mm dhe 200 mm është i shkëlqyer, dhe aftësia e përpunimit të pajisjeve mund të përmbushë kërkesat e pajisjeve me cilësi të lartë.
2.2 Përqendrimi dhe uniformiteti i dopingut të shtresës epitaksiale
Figura 4 tregon uniformitetin e përqendrimit të dopingut dhe shpërndarjen e kurbës së 150 mm dhe 200 mmNapolita epitaksiale SiCSiç mund të shihet nga figura, kurba e shpërndarjes së përqendrimit në pllakë epitaksiale ka simetri të dukshme në lidhje me qendrën e pllakës. Uniformiteti i përqendrimit të dopingut të shtresave epitaksiale 150 mm dhe 200 mm është përkatësisht 2.80% dhe 2.66%, të cilat mund të kontrollohen brenda 3%, që është një nivel i shkëlqyer për pajisje të ngjashme ndërkombëtare. Kurba e përqendrimit të dopingut të shtresës epitaksiale shpërndahet në një formë "W" përgjatë drejtimit të diametrit, i cili përcaktohet kryesisht nga fusha e rrjedhjes së furrës horizontale epitaksiale me mur të nxehtë, sepse drejtimi i rrjedhës së ajrit të furrës horizontale të rritjes epitaksiale të rrjedhës së ajrit është nga fundi i hyrjes së ajrit (sipër) dhe rrjedh nga fundi i poshtëm në një mënyrë laminare përmes sipërfaqes së pllakës; Meqenëse shkalla e "zbrazjes përgjatë rrugës" të burimit të karbonit (C2H4) është më e lartë se ajo e burimit të silikonit (TCS), kur pllaka rrotullohet, raporti aktual C/Si në sipërfaqen e pllakave zvogëlohet gradualisht nga skaji në qendër (burimi i karbonit në qendër është më i vogël), sipas "teorisë së pozicionit konkurrues" të C dhe N, përqendrimi i dopingut në qendër të pllakave zvogëlohet gradualisht drejt skajit, për të arritur një uniformitet të shkëlqyer të përqendrimit, skaji N2 shtohet si kompensim gjatë procesit epitaksial për të ngadalësuar uljen e përqendrimit të dopingut nga qendra në skaj, në mënyrë që kurba përfundimtare e përqendrimit të dopingut të paraqesë një formë "W".
2.3 Defekte të shtresës epitaksiale
Përveç trashësisë dhe përqendrimit të dopingut, niveli i kontrollit të defekteve të shtresës epitaksiale është gjithashtu një parametër thelbësor për matjen e cilësisë së napolitanëve epitaksialë dhe një tregues i rëndësishëm i aftësisë së procesit të pajisjeve epitaksiale. Edhe pse SBD dhe MOSFET kanë kërkesa të ndryshme për defektet, defektet më të dukshme të morfologjisë sipërfaqësore, siç janë defektet e rënies, defektet e trekëndëshit, defektet e karrotës, defektet e kometës, etj., përcaktohen si defekte vrasëse të pajisjeve SBD dhe MOSFET. Probabiliteti i dështimit të çipave që përmbajnë këto defekte është i lartë, kështu që kontrollimi i numrit të defekteve vrasëse është jashtëzakonisht i rëndësishëm për përmirësimin e rendimentit të çipave dhe uljen e kostove. Figura 5 tregon shpërndarjen e defekteve vrasëse të napolitanëve epitaksialë SiC 150 mm dhe 200 mm. Me kusht që të mos ketë çekuilibër të dukshëm në raportin C/Si, defektet e karrotës dhe defektet e kometës mund të eliminohen në thelb, ndërsa defektet e rënies dhe defektet e trekëndëshit lidhen me kontrollin e pastërtisë gjatë funksionimit të pajisjeve epitaksiale, nivelin e papastërtisë së pjesëve të grafitit në dhomën e reagimit dhe cilësinë e substratit. Nga Tabela 2, mund të shihet se dendësia e defektit vrasës të pllakave epitaksiale 150 mm dhe 200 mm mund të kontrollohet brenda 0.3 grimcave/cm2, që është një nivel i shkëlqyer për të njëjtin lloj pajisjeje. Niveli i kontrollit të dendësisë së defektit fatal të pllakave epitaksiale 150 mm është më i mirë se ai i pllakave epitaksiale 200 mm. Kjo për shkak se procesi i përgatitjes së substratit prej 150 mm është më i pjekur se ai prej 200 mm, cilësia e substratit është më e mirë dhe niveli i kontrollit të papastërtive të dhomës së reagimit të grafitit prej 150 mm është më i mirë.
2.4 Vrazhdësia e sipërfaqes së pllakës epitaksiale
Figura 6 tregon imazhet AFM të sipërfaqes së napolitanëve epitaksialë SiC 150 mm dhe 200 mm. Nga figura mund të shihet se vrazhdësia mesatare katrore e rrënjës sipërfaqësore Ra e napolitanëve epitaksialë 150 mm dhe 200 mm është përkatësisht 0.129 nm dhe 0.113 nm, dhe sipërfaqja e shtresës epitaksiale është e lëmuar pa fenomen të dukshëm të grumbullimit makro-hapësh. Ky fenomen tregon se rritja e shtresës epitaksiale ruan gjithmonë mënyrën e rritjes së rrjedhës hap pas hapi gjatë gjithë procesit epitaksial, dhe nuk ndodh asnjë grumbullim hap pas hapi. Mund të shihet se duke përdorur procesin e optimizuar të rritjes epitaksiale, shtresat e lëmuara epitaksiale mund të merren në substrate me kënd të ulët 150 mm dhe 200 mm.
3 Përfundim
Napolitat homogjene epitaksiale 4H-SiC 150 mm dhe 200 mm u përgatitën me sukses në substrate shtëpiake duke përdorur pajisjet e rritjes epitaksiale SiC 200 mm të zhvilluara vetë, dhe u zhvillua procesi homogjen epitaksial i përshtatshëm për 150 mm dhe 200 mm. Shkalla e rritjes epitaksiale mund të jetë më e madhe se 60 μm/orë. Ndërsa përmbushen kërkesat për epitaksi me shpejtësi të lartë, cilësia e napolitanës epitaksiale është e shkëlqyer. Uniformiteti i trashësisë së napolitanëve epitaksiale SiC 150 mm dhe 200 mm mund të kontrollohet brenda 1.5%, uniformiteti i përqendrimit është më pak se 3%, dendësia e defekteve fatale është më pak se 0.3 grimca/cm2, dhe mesatarja katrore e rrënjës së ashpërsisë së sipërfaqes epitaksiale Ra është më pak se 0.15 nm. Treguesit kryesorë të procesit të napolitanëve epitaksiale janë në nivelin e përparuar në industri.
Burimi: Pajisje Speciale të Industrisë Elektronike
Autor: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(Instituti i 48-të i Kërkimeve të Korporatës së Grupit të Teknologjisë Elektronike të Kinës, Changsha, Hunan 410111)
Koha e postimit: 04 shtator 2024