2 Matokeo ya majaribio na majadiliano
2.1Safu ya Epitaxialunene na usawa
Unene wa safu ya Epitaxial, mkusanyiko wa doping na usawa ni mojawapo ya viashiria vya msingi vya kuhukumu ubora wa wafers za epitaxial. Unene unaodhibitiwa kwa usahihi, mkusanyiko wa doping na usawa ndani ya wafer ndio ufunguo wa kuhakikisha utendaji na uthabiti waVifaa vya umeme vya SiC, na unene wa safu ya epitaxial na usawa wa mkusanyiko wa doping pia ni misingi muhimu ya kupima uwezo wa mchakato wa vifaa vya epitaxial.
Mchoro 3 unaonyesha unene sawa na mkondo wa usambazaji wa milimita 150 na milimita 200Vigae vya SiC epitaxialInaweza kuonekana kutoka kwa mchoro kwamba mkunjo wa usambazaji wa unene wa safu ya epitaxial una ulinganifu kuhusu sehemu ya katikati ya wafer. Muda wa mchakato wa epitaxial ni 600s, unene wa wastani wa safu ya epitaxial ya wafer ya epitaxial ya 150mm ni 10.89 um, na usawa wa unene ni 1.05%. Kwa hesabu, kiwango cha ukuaji wa epitaxial ni 65.3 um/h, ambayo ni kiwango cha kawaida cha mchakato wa haraka wa epitaxial. Chini ya muda huo huo wa mchakato wa epitaxial, unene wa safu ya epitaxial ya wafer ya epitaxial ya 200 mm ni 10.10 um, usawa wa unene uko ndani ya 1.36%, na kiwango cha ukuaji wa jumla ni 60.60 um/h, ambacho ni kidogo chini ya kiwango cha ukuaji wa epitaxial cha 150 mm. Hii ni kwa sababu kuna hasara dhahiri njiani wakati chanzo cha silikoni na chanzo cha kaboni kinapita kutoka juu ya chumba cha mmenyuko kupitia uso wa wafer hadi chini ya chumba cha mmenyuko, na eneo la wafer la 200 mm ni kubwa kuliko 150 mm. Gesi hupita kupitia uso wa wafer wa 200 mm kwa umbali mrefu zaidi, na gesi chanzo inayotumiwa njiani ni zaidi. Chini ya sharti kwamba wafer inaendelea kuzunguka, unene wa jumla wa safu ya epitaxial ni mwembamba, kwa hivyo kiwango cha ukuaji ni polepole zaidi. Kwa ujumla, usawa wa unene wa wafer wa epitaxial wa 150 mm na 200 mm ni bora, na uwezo wa mchakato wa vifaa unaweza kukidhi mahitaji ya vifaa vya ubora wa juu.
2.2 Mkusanyiko na usawa wa doping ya safu ya Epitaxial
Mchoro 4 unaonyesha usawa wa mkusanyiko wa doping na usambazaji wa mkunjo wa 150 mm na 200 mmVigae vya SiC epitaxialKama inavyoonekana kutoka kwa mchoro, mkunjo wa usambazaji wa mkusanyiko kwenye wafer ya epitaxial una ulinganifu dhahiri ukilinganisha na katikati ya wafer. Usawa wa mkusanyiko wa doping wa tabaka za epitaxial za 150 mm na 200 mm ni 2.80% na 2.66% mtawalia, ambao unaweza kudhibitiwa ndani ya 3%, ambayo ni kiwango bora kwa vifaa sawa vya kimataifa. Mkunjo wa mkusanyiko wa doping wa safu ya epitaxial umesambazwa katika umbo la "W" kando ya mwelekeo wa kipenyo, ambao huamuliwa zaidi na uwanja wa mtiririko wa tanuru ya epitaxial ya ukuta mlalo yenye joto, kwa sababu mwelekeo wa mtiririko wa hewa wa tanuru ya ukuaji wa epitaxial ya mtiririko wa hewa mlalo unatoka mwisho wa kuingiza hewa (juu) na hutoka kutoka mwisho wa chini kwa njia ya laminar kupitia uso wa wafer; kwa sababu kiwango cha "kupungua njiani" kwa chanzo cha kaboni (C2H4) ni cha juu kuliko kile cha chanzo cha silicon (TCS), wakati wafer inapozunguka, C/Si halisi kwenye uso wa wafer hupungua polepole kutoka ukingoni hadi katikati (chanzo cha kaboni katikati ni kidogo), kulingana na "nadharia ya nafasi ya ushindani" ya C na N, mkusanyiko wa doping katikati ya wafer hupungua polepole kuelekea ukingoni, ili kupata usawa bora wa mkusanyiko, ukingo N2 huongezwa kama fidia wakati wa mchakato wa epitaxial ili kupunguza kasi ya kupungua kwa mkusanyiko wa doping kutoka katikati hadi ukingoni, ili mkunjo wa mwisho wa doping utoe umbo la "W".
2.3 Kasoro za safu ya Epitaxial
Mbali na unene na mkusanyiko wa dawa za kulevya, kiwango cha udhibiti wa kasoro za safu ya epitaxial pia ni kigezo kikuu cha kupima ubora wa wafer za epitaxial na kiashiria muhimu cha uwezo wa mchakato wa vifaa vya epitaxial. Ingawa SBD na MOSFET zina mahitaji tofauti ya kasoro, kasoro za umbo la uso zilizo wazi zaidi kama vile kasoro za kushuka, kasoro za pembetatu, kasoro za karoti, kasoro za kometi, n.k. hufafanuliwa kama kasoro za kuua za vifaa vya SBD na MOSFET. Uwezekano wa kushindwa kwa chipsi zenye kasoro hizi ni mkubwa, kwa hivyo kudhibiti idadi ya kasoro za kuua ni muhimu sana kwa kuboresha mavuno ya chipsi na kupunguza gharama. Mchoro 5 unaonyesha usambazaji wa kasoro za kuua za wafer za epitaxial za SiC 150 mm na 200 mm. Chini ya sharti kwamba hakuna usawa dhahiri katika uwiano wa C/Si, kasoro za karoti na kasoro za kometi zinaweza kuondolewa kimsingi, huku kasoro za kushuka na kasoro za pembetatu zinahusiana na udhibiti wa usafi wakati wa uendeshaji wa vifaa vya epitaxial, kiwango cha uchafu wa sehemu za grafiti katika chumba cha mmenyuko, na ubora wa substrate. Kutoka Jedwali la 2, inaweza kuonekana kwamba msongamano wa kasoro muuaji wa wafers za epitaxial za 150 mm na 200 mm unaweza kudhibitiwa ndani ya chembe 0.3/cm2, ambayo ni kiwango bora kwa aina hiyo hiyo ya vifaa. Kiwango cha udhibiti wa msongamano wa kasoro mbaya wa wafer wa epitaxial wa 150 mm ni bora kuliko kile cha wafer wa epitaxial wa 200 mm. Hii ni kwa sababu mchakato wa utayarishaji wa substrate wa 150 mm umekomaa zaidi kuliko ule wa 200 mm, ubora wa substrate ni bora zaidi, na kiwango cha udhibiti wa uchafu wa chumba cha mmenyuko wa grafiti cha 150 mm ni bora zaidi.
2.4 Ukali wa uso wa wafer wa Epitaxial
Mchoro 6 unaonyesha picha za AFM za uso wa wafers za epitaxial za SiC zenye umbo la 150 mm na 200 mm. Inaweza kuonekana kutoka kwa mchoro kwamba mzizi wa uso unamaanisha ukali wa mraba wa Ra wa wafers za epitaxial zenye umbo la 150 mm na 200 mm ni 0.129 nm na 0.113 nm mtawalia, na uso wa safu ya epitaxial ni laini bila jambo dhahiri la mkusanyiko wa hatua kuu. Jambo hili linaonyesha kwamba ukuaji wa safu ya epitaxial hudumisha hali ya ukuaji wa mtiririko wa hatua wakati wa mchakato mzima wa epitaxial, na hakuna mkusanyiko wa hatua unaotokea. Inaweza kuonekana kwamba kwa kutumia mchakato wa ukuaji wa epitaxial ulioboreshwa, tabaka laini za epitaxial zinaweza kupatikana kwenye substrates za pembe ya chini za 150 mm na 200 mm.
3 Hitimisho
Wafers za epitaxial zenye umbo la 150 mm na 200 mm 4H-SiC zilitayarishwa kwa mafanikio kwenye substrates za ndani kwa kutumia vifaa vya ukuaji wa epitaxial vya SiC vya 200 mm vilivyotengenezwa na mtu binafsi, na mchakato wa epitaxial wenye umbo la 150 mm na 200 mm ulitengenezwa. Kiwango cha ukuaji wa epitaxial kinaweza kuwa zaidi ya 60 μm/h. Huku kikidhi hitaji la epitaxial ya kasi ya juu, ubora wa wafer wa epitaxial ni bora. Unene sawa wa wafers za epitaxial za SiC za 150 mm na 200 mm unaweza kudhibitiwa ndani ya 1.5%, usawa wa mkusanyiko ni chini ya 3%, msongamano wa kasoro mbaya ni chini ya chembe 0.3/cm2, na wastani wa ukali wa uso wa epitaxial wa mizizi Ra ni chini ya 0.15 nm. Viashiria vya mchakato wa msingi wa wafers za epitaxial viko katika kiwango cha juu katika tasnia.
Chanzo: Vifaa Maalum vya Sekta ya Kielektroniki
Mwandishi: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(Taasisi ya 48 ya Utafiti ya Shirika la Kikundi cha Teknolojia ya Elektroniki la China, Changsha, Hunan 410111)
Muda wa chapisho: Septemba-04-2024