2 சோதனை முடிவுகள் மற்றும் கலந்துரையாடல்
2.1எபிடாக்ஸியல் அடுக்குதடிமன் மற்றும் சீரான தன்மை
எபிடாக்ஸியல் அடுக்கின் தடிமன், டோப்பிங் செறிவு மற்றும் சீரான தன்மை ஆகியவை எபிடாக்ஸியல் வேஃபர்களின் தரத்தை மதிப்பிடுவதற்கான முக்கியக் குறிகாட்டிகளில் ஒன்றாகும். வேஃபருக்குள் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய தடிமன், டோப்பிங் செறிவு மற்றும் சீரான தன்மை ஆகியவை செயல்திறனையும் நிலைத்தன்மையையும் உறுதி செய்வதற்கான திறவுகோலாகும்.SiC ஆற்றல் சாதனங்கள்மேலும், எபிடெக்சியல் அடுக்கின் தடிமன் மற்றும் கலப்புச் செறிவின் சீரான தன்மை ஆகியவையும் எபிடெக்சியல் உபகரணங்களின் செயல்முறைத் திறனை அளவிடுவதற்கான முக்கியமான அடிப்படைகளாகும்.
படம் 3, 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ ஆகியவற்றின் தடிமன் சீரான தன்மை மற்றும் பரவல் வளைவைக் காட்டுகிறது.SiC எபிடெக்சியல் வேஃபர்கள்படத்தில் இருந்து, எபிடெக்சியல் அடுக்கு தடிமன் பரவல் வளைகோடு வேஃபரின் மையப் புள்ளியைப் பொறுத்து சமச்சீராக இருப்பதைக் காணலாம். எபிடெக்சியல் செயல்முறை நேரம் 600 விநாடிகள், 150 மிமீ எபிடெக்சியல் வேஃபரின் சராசரி எபிடெக்சியல் அடுக்கு தடிமன் 10.89 மைக்ரோமீட்டர், மற்றும் தடிமன் சீரான தன்மை 1.05% ஆகும். கணக்கீட்டின்படி, எபிடெக்சியல் வளர்ச்சி விகிதம் 65.3 மைக்ரோமீட்டர்/மணி ஆகும், இது ஒரு வழக்கமான வேகமான எபிடெக்சியல் செயல்முறை அளவாகும். அதே எபிடெக்சியல் செயல்முறை நேரத்தில், 200 மிமீ எபிடெக்சியல் வேஃபரின் எபிடெக்சியல் அடுக்கு தடிமன் 10.10 மைக்ரோமீட்டர், தடிமன் சீரான தன்மை 1.36%க்குள் உள்ளது, மற்றும் ஒட்டுமொத்த வளர்ச்சி விகிதம் 60.60 மைக்ரோமீட்டர்/மணி ஆகும், இது 150 மிமீ எபிடெக்சியல் வளர்ச்சி விகிதத்தை விட சற்றுக் குறைவாகும். இதற்குக் காரணம், வினை அறையின் மேல் பகுதியிலிருந்து சிலிக்கான் மூலமும் கார்பன் மூலமும் வேஃபர் மேற்பரப்பு வழியாக வினை அறையின் கீழ் பகுதிக்கு பாயும்போது, வழியில் வெளிப்படையான இழப்பு ஏற்படுகிறது, மேலும் 200 மிமீ வேஃபரின் பரப்பளவு 150 மிமீ-ஐ விட பெரியது. வாயு 200 மிமீ வேஃபரின் மேற்பரப்பு வழியாக நீண்ட தூரம் பாய்கிறது, மேலும் வழியில் நுகரப்படும் மூல வாயுவும் அதிகமாக உள்ளது. வேஃபர் தொடர்ந்து சுழலும் நிலையில், எபிடெக்சியல் அடுக்கின் ஒட்டுமொத்த தடிமன் மெல்லியதாக இருப்பதால், வளர்ச்சி விகிதம் மெதுவாக உள்ளது. ஒட்டுமொத்தமாக, 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ எபிடெக்சியல் வேஃபர்களின் தடிமன் சீரான தன்மை சிறப்பாக உள்ளது, மேலும் உபகரணத்தின் செயலாக்கத் திறன் உயர்தர சாதனங்களின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யக்கூடியதாக உள்ளது.
2.2 புறப்பரப்பு அடுக்கில் சேர்க்கப்படும் மாசுகளின் செறிவு மற்றும் சீரான தன்மை
படம் 4, 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ ஆகியவற்றின் டோப்பிங் செறிவு சீரான தன்மை மற்றும் வளைவுப் பரவலைக் காட்டுகிறது.SiC எபிடெக்சியல் வேஃபர்கள்படத்தில் காணப்படுவது போல், எபிடெக்சியல் வேஃபரில் உள்ள செறிவுப் பரவல் வளைவானது, வேஃபரின் மையத்தைப் பொறுத்துத் தெளிவான சமச்சீரைக் கொண்டுள்ளது. 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ எபிடெக்சியல் அடுக்குகளின் டோப்பிங் செறிவுச் சீரானது முறையே 2.80% மற்றும் 2.66% ஆகும், இதை 3%க்குள் கட்டுப்படுத்த முடியும், இது இதே போன்ற சர்வதேச உபகரணங்களுக்கு ஒரு சிறந்த அளவாகும். எபிடெக்சியல் அடுக்கின் டோப்பிங் செறிவு வளைவானது, விட்டத்தின் திசையில் ஒரு "W" வடிவத்தில் பரவியுள்ளது, இது முக்கியமாக கிடைமட்ட வெப்பச் சுவர் எபிடெக்சியல் உலையின் பாய்வுப் புலத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் கிடைமட்டக் காற்றோட்ட எபிடெக்சியல் வளர்ச்சி உலையின் காற்றோட்டத் திசையானது, காற்று உள்ளீட்டு முனையிலிருந்து (அப்ஸ்ட்ரீம்) தொடங்கி, டவுன்ஸ்ட்ரீம் முனையிலிருந்து வேஃபர் மேற்பரப்பு வழியாக ஒரு சீரான முறையில் வெளியேறுகிறது; கார்பன் மூலத்தின் (C2H4) "வழிப்போக்கில் ஏற்படும் குறைவு" விகிதம், சிலிக்கான் மூலத்தின் (TCS) விகிதத்தை விட அதிகமாக இருப்பதால், வேஃபர் சுழலும்போது, அதன் மேற்பரப்பில் உள்ள உண்மையான C/Si விகிதமானது விளிம்பிலிருந்து மையத்தை நோக்கி படிப்படியாகக் குறைகிறது (மையத்தில் கார்பன் மூலம் குறைவாக உள்ளது). C மற்றும் N-இன் "போட்டி நிலை கோட்பாட்டின்" படி, வேஃபரின் மையத்தில் உள்ள கலப்புச் செறிவு விளிம்பை நோக்கி படிப்படியாகக் குறைகிறது. சிறந்த செறிவு சீரான தன்மையைப் பெறுவதற்காக, மையத்திலிருந்து விளிம்பை நோக்கி கலப்புச் செறிவு குறைவதை மெதுவாக்க, எபிடெக்சியல் செயல்முறையின் போது விளிம்பு N2 ஈடுசெய்யும் பொருளாகச் சேர்க்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, இறுதி கலப்புச் செறிவு வளைகோடு ஒரு "W" வடிவத்தைப் பெறுகிறது.
2.3 புறப்பரப்பு அடுக்குக் குறைபாடுகள்
தடிமன் மற்றும் டோப்பிங் செறிவுக்குக் கூடுதலாக, எபிடெக்சியல் அடுக்கு குறைபாட்டுக் கட்டுப்பாட்டின் அளவும் எபிடெக்சியல் வேஃபர்களின் தரத்தை அளவிடுவதற்கான ஒரு முக்கிய அளவுருவாகும், மேலும் இது எபிடெக்சியல் உபகரணங்களின் செயல்முறைத் திறனின் ஒரு முக்கியக் குறிகாட்டியாகவும் உள்ளது. SBD மற்றும் MOSFET-க்கு குறைபாடுகளுக்கான தேவைகள் வேறுபட்டிருந்தாலும், துளிக் குறைபாடுகள், முக்கோணக் குறைபாடுகள், கேரட் குறைபாடுகள், வால்மீன் குறைபாடுகள் போன்ற மிகவும் வெளிப்படையான மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகள், SBD மற்றும் MOSFET சாதனங்களின் 'கில்லர் குறைபாடுகள்' (killer defects) என வரையறுக்கப்படுகின்றன. இந்தக் குறைபாடுகளைக் கொண்ட சில்லுகள் செயலிழப்பதற்கான நிகழ்தகவு அதிகமாக இருப்பதால், சில்லு உற்பத்தியை மேம்படுத்துவதற்கும் செலவுகளைக் குறைப்பதற்கும் 'கில்லர் குறைபாடுகளின்' எண்ணிக்கையைக் கட்டுப்படுத்துவது மிகவும் முக்கியமானது. படம் 5, 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ SiC எபிடெக்சியல் வேஃபர்களின் 'கில்லர் குறைபாடுகளின்' பரவலைக் காட்டுகிறது. C/Si விகிதத்தில் வெளிப்படையான சமநிலையின்மை இல்லாத நிலையில், கேரட் குறைபாடுகள் மற்றும் வால்மீன் குறைபாடுகளை அடிப்படையில் அகற்ற முடியும், அதேசமயம் துளிக் குறைபாடுகள் மற்றும் முக்கோணக் குறைபாடுகள், எபிடெக்சியல் உபகரணங்களின் செயல்பாட்டின் போது செய்யப்படும் தூய்மைக் கட்டுப்பாடு, வினை அறையில் உள்ள கிராஃபைட் பாகங்களின் மாசு அளவு மற்றும் அடி மூலக்கூறின் தரம் ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடையவை. அட்டவணை 2-இலிருந்து, 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ எபிடெக்சியல் வேஃபர்களின் அபாயகரமான குறைபாட்டு அடர்த்தியை 0.3 துகள்கள்/செமீ²-க்குள் கட்டுப்படுத்த முடியும் என்பது தெளிவாகிறது. இது ஒரே வகை உபகரணங்களுக்கு ஒரு சிறந்த அளவாகும். 150 மிமீ எபிடெக்சியல் வேஃபரின் அபாயகரமான குறைபாட்டு அடர்த்திக் கட்டுப்பாட்டு நிலை, 200 மிமீ எபிடெக்சியல் வேஃபரை விடச் சிறப்பாக உள்ளது. இதற்குக் காரணம், 200 மிமீ-ஐ விட 150 மிமீ-இன் அடிமூலக்கூறு தயாரிப்பு செயல்முறை மிகவும் முதிர்ச்சியடைந்திருப்பதும், அடிமூலக்கூறின் தரம் சிறப்பாக இருப்பதும், மற்றும் 150 மிமீ கிராஃபைட் வினை அறையின் மாசுக் கட்டுப்பாட்டு நிலை சிறப்பாக இருப்பதும் ஆகும்.
2.4 எபிடெக்சியல் வேஃபர் மேற்பரப்பு சொரசொரப்பு
படம் 6, 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ SiC எபிடெக்சியல் வேஃபர்களின் மேற்பரப்பின் AFM படங்களைக் காட்டுகிறது. படத்தில் இருந்து, 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ எபிடெக்சியல் வேஃபர்களின் மேற்பரப்பு ரூட் மீன் ஸ்கொயர் கரடுமுரடுத்தன்மை Ra முறையே 0.129 நானோமீட்டர் மற்றும் 0.113 நானோமீட்டர் என்பதையும், எபிடெக்சியல் அடுக்கின் மேற்பரப்பு தெளிவான பெரிய-படி ஒருங்கிணைப்பு நிகழ்வு இல்லாமல் மென்மையாக இருப்பதையும் காணலாம். இந்த நிகழ்வு, எபிடெக்சியல் அடுக்கின் வளர்ச்சியானது முழு எபிடெக்சியல் செயல்முறையின் போதும் எப்போதும் படி ஓட்ட வளர்ச்சி முறையைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது என்பதையும், எந்தப் படி ஒருங்கிணைப்பும் ஏற்படவில்லை என்பதையும் காட்டுகிறது. உகந்த எபிடெக்சியல் வளர்ச்சி செயல்முறையைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ குறைந்த-கோண அடி மூலக்கூறுகளில் மென்மையான எபிடெக்சியல் அடுக்குகளைப் பெற முடியும் என்பது தெளிவாகிறது.
3 முடிவுரை
சுயமாக உருவாக்கப்பட்ட 200 மிமீ SiC எபிடெக்சியல் வளர்ச்சி உபகரணத்தைப் பயன்படுத்தி, உள்நாட்டு அடி மூலக்கூறுகளில் 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ 4H-SiC ஒருபடித்தான எபிடெக்சியல் வேஃபர்கள் வெற்றிகரமாகத் தயாரிக்கப்பட்டன, மேலும் 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ-க்கு ஏற்ற ஒருபடித்தான எபிடெக்சியல் செயல்முறையும் உருவாக்கப்பட்டது. எபிடெக்சியல் வளர்ச்சி விகிதம் 60 μm/h-க்கும் அதிகமாக இருக்க முடியும். அதிவேக எபிடெக்சி தேவையைப் பூர்த்தி செய்யும் அதே வேளையில், எபிடெக்சியல் வேஃபரின் தரம் மிகச் சிறப்பாக உள்ளது. 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ SiC எபிடெக்சியல் வேஃபர்களின் தடிமன் சீரான தன்மையை 1.5%-க்குள் கட்டுப்படுத்த முடியும், செறிவு சீரான தன்மை 3%-க்கும் குறைவாக உள்ளது, அபாயகரமான குறைபாடுகளின் அடர்த்தி 0.3 துகள்கள்/செமீ²-க்கும் குறைவாக உள்ளது, மற்றும் எபிடெக்சியல் மேற்பரப்பு சொரசொரப்பின் ரூட் மீன் ஸ்கொயர் Ra 0.15 நானோமீட்டருக்கும் குறைவாக உள்ளது. இந்த எபிடெக்சியல் வேஃபர்களின் முக்கிய செயல்முறைக் குறிகாட்டிகள், தொழில்துறையில் மேம்பட்ட நிலையில் உள்ளன.
ஆதாரம்: மின்னணுத் தொழில் சிறப்பு உபகரணங்கள்
ஆசிரியர்: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(சீனா மின்னணு தொழில்நுட்பக் குழும நிறுவனத்தின் 48வது ஆராய்ச்சி நிறுவனம், சாங்ஷா, ஹுனான் 410111)
பதிவிட்ட நேரம்: செப்-04-2024