2 Hasil ékspérimén sareng diskusi
2.1Lapisan epitaksialketebalan sareng keseragaman
Kandel lapisan epitaksial, konsentrasi doping sareng keseragaman mangrupikeun salah sahiji indikator inti pikeun nangtoskeun kualitas wafer epitaksial. Kandel anu tiasa dikontrol sacara akurat, konsentrasi doping sareng keseragaman dina wafer mangrupikeun konci pikeun mastikeun kinerja sareng konsistensi.Alat-alat listrik SiC, sareng ketebalan lapisan epitaksial sareng keseragaman konsentrasi doping ogé mangrupikeun dasar anu penting pikeun ngukur kamampuan prosés peralatan epitaksial.
Gambar 3 nunjukkeun kurva keseragaman ketebalan sareng distribusi 150 mm sareng 200 mmWafer epitaksial SiC. Tina gambar éta katingali yén kurva distribusi ketebalan lapisan epitaksial simetris di sabudeureun titik tengah wafer. Waktos prosés epitaksial nyaéta 600s, ketebalan lapisan epitaksial rata-rata wafer epitaksial 150mm nyaéta 10,89 um, sareng keseragaman ketebalanna nyaéta 1,05%. Dumasar kana itungan, laju pertumbuhan epitaksial nyaéta 65,3 um/jam, anu mangrupikeun tingkat prosés epitaksial gancang anu has. Dina waktos prosés epitaksial anu sami, ketebalan lapisan epitaksial wafer epitaksial 200 mm nyaéta 10,10 um, keseragaman ketebalanna aya dina 1,36%, sareng laju pertumbuhan sakabéhna nyaéta 60,60 um/jam, anu rada handap tibatan laju pertumbuhan epitaksial 150 mm. Ieu kusabab aya karugian anu jelas sapanjang jalan nalika sumber silikon sareng sumber karbon ngalir ti hulu rohangan réaksi ngaliwatan permukaan wafer ka hilir rohangan réaksi, sareng daérah wafer 200 mm langkung ageung tibatan 150 mm. Gas ngalir ngaliwatan permukaan wafer 200 mm pikeun jarak anu langkung jauh, sareng gas sumber anu dikonsumsi sapanjang jalan langkung seueur. Dina kaayaan wafer tetep muter, ketebalan sakabéh lapisan epitaksial langkung ipis, janten laju pertumbuhan langkung laun. Sacara umum, keseragaman ketebalan wafer epitaksial 150 mm sareng 200 mm saé pisan, sareng kamampuan prosés alat tiasa nyumponan sarat alat anu kualitasna luhur.
2.2 Konsentrasi sareng keseragaman doping lapisan epitaksial
Gambar 4 nunjukkeun keseragaman konsentrasi doping sareng distribusi kurva 150 mm sareng 200 mmWafer epitaksial SiC. Sakumaha anu tiasa ditingali tina gambar, kurva distribusi konsentrasi dina wafer epitaksial gaduh simétri anu jelas relatif ka tengah wafer. Keseragaman konsentrasi doping tina lapisan epitaksial 150 mm sareng 200 mm masing-masing nyaéta 2,80% sareng 2,66%, anu tiasa dikontrol dina 3%, anu mangrupikeun tingkat anu saé pikeun alat internasional anu sami. Kurva konsentrasi doping tina lapisan epitaksial disebarkeun dina bentuk "W" sapanjang arah diaméter, anu utamina ditangtukeun ku widang aliran tina tungku epitaksial témbok panas horizontal, sabab arah aliran hawa tina tungku pertumbuhan epitaksial aliran hawa horizontal nyaéta tina tungtung asupan hawa (hulu) sareng ngalir kaluar ti tungtung hilir sacara laminar ngaliwatan permukaan wafer; Kusabab laju "panyusutan sapanjang jalan" tina sumber karbon (C2H4) langkung luhur tibatan sumber silikon (TCS), nalika wafer muter, C/Si anu saleresna dina permukaan wafer laun-laun turun ti ujung ka tengah (sumber karbon di tengah kirang), numutkeun "téori posisi kompetitif" C sareng N, konsentrasi doping di tengah wafer laun-laun turun ka arah ujung, pikeun kéngingkeun keseragaman konsentrasi anu saé, ujung N2 ditambahkeun salaku kompensasi salami prosés epitaksial pikeun ngalambatkeun turunna konsentrasi doping ti tengah ka ujung, supados kurva konsentrasi doping akhir nampilkeun bentuk "W".
2.3 Cacad lapisan epitaksial
Salian ti ketebalan sareng konsentrasi doping, tingkat kontrol cacad lapisan epitaksial ogé mangrupikeun parameter inti pikeun ngukur kualitas wafer epitaksial sareng indikator penting tina kamampuan prosés alat epitaksial. Sanaos SBD sareng MOSFET gaduh sarat anu béda pikeun cacad, cacad morfologi permukaan anu langkung jelas sapertos cacad turun, cacad segitiga, cacad wortel, cacad komet, jsb. dihartikeun salaku cacad killer alat SBD sareng MOSFET. Kamungkinan kagagalan chip anu ngandung cacad ieu luhur, janten ngontrol jumlah cacad killer penting pisan pikeun ningkatkeun hasil chip sareng ngirangan biaya. Gambar 5 nunjukkeun distribusi cacad killer wafer epitaksial SiC 150 mm sareng 200 mm. Dina kaayaan yén teu aya ketidakseimbangan anu jelas dina rasio C/Si, cacad wortel sareng cacad komet sacara dasarna tiasa dihapus, sedengkeun cacad turun sareng cacad segitiga aya hubunganana sareng kontrol kabersihan salami operasi alat epitaksial, tingkat pangotor bagian grafit dina ruang réaksi, sareng kualitas substrat. Tina Tabel 2, tiasa katingali yén kapadetan cacad pamusnah wafer epitaksial 150 mm sareng 200 mm tiasa dikontrol dina 0,3 partikel/cm2, anu mangrupikeun tingkat anu saé pikeun jinis alat anu sami. Tingkat kontrol kapadetan cacad fatal wafer epitaksial 150 mm langkung saé tibatan wafer epitaksial 200 mm. Ieu kusabab prosés persiapan substrat 150 mm langkung asak tibatan 200 mm, kualitas substrat langkung saé, sareng tingkat kontrol pangotor ruang réaksi grafit 150 mm langkung saé.
2.4 Kasar permukaan wafer epitaksial
Gambar 6 nunjukkeun gambar AFM tina permukaan wafer epitaksial SiC 150 mm sareng 200 mm. Tina gambar éta, katingali yén karasana akar rata-rata kuadrat permukaan Ra tina wafer epitaksial 150 mm sareng 200 mm masing-masing nyaéta 0,129 nm sareng 0,113 nm, sareng permukaan lapisan epitaksial lemes tanpa fenomena agregasi makro-léngkah anu jelas. Fenomena ieu nunjukkeun yén kamekaran lapisan epitaksial salawasna ngajaga modeu kamekaran aliran léngkah salami sakabéh prosés epitaksial, sareng teu aya agregasi léngkah anu lumangsung. Katingali yén ku ngagunakeun prosés kamekaran epitaksial anu dioptimalkeun, lapisan epitaksial anu lemes tiasa diala dina substrat sudut handap 150 mm sareng 200 mm.
3 Kacindekan
Wafer epitaksial homogen 150 mm sareng 200 mm 4H-SiC parantos hasil disiapkeun dina substrat domestik nganggo alat pertumbuhan epitaksial SiC 200 mm anu dikembangkeun sorangan, sareng prosés epitaksial homogen anu cocog pikeun 150 mm sareng 200 mm parantos dikembangkeun. Laju pertumbuhan epitaksial tiasa langkung ageung tibatan 60 μm/jam. Sanaos nyumponan sarat epitaksi kecepatan tinggi, kualitas wafer epitaksial saé pisan. Keseragaman ketebalan wafer epitaksial SiC 150 mm sareng 200 mm tiasa dikontrol dina 1,5%, keseragaman konsentrasi kirang ti 3%, kapadetan cacad fatal kirang ti 0,3 partikel/cm2, sareng kekasaran permukaan epitaksial akar rata-rata kuadrat Ra kirang ti 0,15 nm. Indikator prosés inti wafer epitaksial aya dina tingkat lanjutan dina industri.
Sumber: Peralatan Khusus Industri Elektronik
Panulis: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(Institut Panalungtikan Cina ka-48 Grup Téknologi Éléktronik Korporasi, Changsha, Hunan 410111)
Waktos posting: Sep-04-2024