2 ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు మరియు చర్చ
2.1 प्रकालिकఎపిటాక్సియల్ పొరమందం మరియు ఏకరూపత
ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం, డోపింగ్ గాఢత మరియు ఏకరూపత అనేవి ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల నాణ్యతను నిర్ధారించడానికి ప్రధాన సూచికలలో ఒకటి. ఖచ్చితంగా నియంత్రించదగిన మందం, డోపింగ్ గాఢత మరియు వేఫర్లోని ఏకరూపత పనితీరు మరియు స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడంలో కీలకం.SiC పవర్ పరికరాలు, మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం మరియు డోపింగ్ ఏకాగ్రత ఏకరూపత కూడా ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యాన్ని కొలవడానికి ముఖ్యమైన ఆధారాలు.
చిత్రం 3 150 mm మరియు 200 mm యొక్క మందం ఏకరూపత మరియు పంపిణీ వక్రతను చూపిస్తుంది.SiC ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్లు. ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం పంపిణీ వక్రరేఖ పొర యొక్క కేంద్ర బిందువు గురించి సుష్టంగా ఉందని బొమ్మ నుండి చూడవచ్చు. ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ సమయం 600లు, 150mm ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క సగటు ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం 10.89 um, మరియు మందం ఏకరూపత 1.05%. గణన ప్రకారం, ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటు 65.3 um/h, ఇది ఒక సాధారణ వేగవంతమైన ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ స్థాయి. అదే ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ సమయంలో, 200 mm ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం 10.10 um, మందం ఏకరూపత 1.36% లోపల ఉంటుంది మరియు మొత్తం వృద్ధి రేటు 60.60 um/h, ఇది 150 mm ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటు కంటే కొంచెం తక్కువగా ఉంటుంది. ఎందుకంటే సిలికాన్ మూలం మరియు కార్బన్ మూలం రియాక్షన్ చాంబర్ యొక్క అప్స్ట్రీమ్ నుండి వేఫర్ ఉపరితలం ద్వారా రియాక్షన్ చాంబర్ దిగువకు ప్రవహించినప్పుడు మార్గంలో స్పష్టమైన నష్టం జరుగుతుంది మరియు 200 మిమీ వేఫర్ ప్రాంతం 150 మిమీ కంటే పెద్దదిగా ఉంటుంది. వాయువు 200 మిమీ వేఫర్ యొక్క ఉపరితలం గుండా ఎక్కువ దూరం ప్రవహిస్తుంది మరియు మార్గంలో వినియోగించే మూల వాయువు ఎక్కువగా ఉంటుంది. వేఫర్ తిరుగుతూనే ఉంటే, ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క మొత్తం మందం సన్నగా ఉంటుంది, కాబట్టి వృద్ధి రేటు నెమ్మదిగా ఉంటుంది. మొత్తంమీద, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల మందం ఏకరూపత అద్భుతమైనది మరియు పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యం అధిక-నాణ్యత పరికరాల అవసరాలను తీర్చగలదు.
2.2 ఎపిటాక్సియల్ పొర డోపింగ్ గాఢత మరియు ఏకరూపత
150 mm మరియు 200 mm యొక్క డోపింగ్ గాఢత ఏకరూపత మరియు వక్ర పంపిణీని చిత్రం 4 చూపిస్తుంది.SiC ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్లు. చిత్రంలో చూడగలిగినట్లుగా, ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్పై ఉన్న గాఢత పంపిణీ వక్రరేఖ పొర యొక్క కేంద్రానికి సంబంధించి స్పష్టమైన సమరూపతను కలిగి ఉంటుంది. 150 mm మరియు 200 mm ఎపిటాక్సియల్ పొరల డోపింగ్ గాఢత ఏకరూపత వరుసగా 2.80% మరియు 2.66%, దీనిని 3% లోపల నియంత్రించవచ్చు, ఇది సారూప్య అంతర్జాతీయ పరికరాలకు అద్భుతమైన స్థాయి. ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క డోపింగ్ గాఢత వక్రరేఖ వ్యాసం దిశలో "W" ఆకారంలో పంపిణీ చేయబడుతుంది, ఇది ప్రధానంగా క్షితిజ సమాంతర వేడి గోడ ఎపిటాక్సియల్ ఫర్నేస్ యొక్క ప్రవాహ క్షేత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ఎందుకంటే క్షితిజ సమాంతర వాయుప్రసరణ ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ యొక్క వాయుప్రసరణ దిశ గాలి ఇన్లెట్ ఎండ్ (అప్స్ట్రీమ్) నుండి మరియు దిగువ చివర నుండి వేఫర్ ఉపరితలం ద్వారా లామినార్ పద్ధతిలో బయటకు ప్రవహిస్తుంది; కార్బన్ మూలం (C2H4) యొక్క "మార్గంలో క్షీణత" రేటు సిలికాన్ మూలం (TCS) కంటే ఎక్కువగా ఉన్నందున, వేఫర్ తిరిగేటప్పుడు, వేఫర్ ఉపరితలంపై వాస్తవ C/Si క్రమంగా అంచు నుండి మధ్యకు తగ్గుతుంది (మధ్యలో కార్బన్ మూలం తక్కువగా ఉంటుంది), C మరియు N యొక్క "పోటీ స్థాన సిద్ధాంతం" ప్రకారం, వేఫర్ మధ్యలో డోపింగ్ సాంద్రత క్రమంగా అంచు వైపు తగ్గుతుంది, అద్భుతమైన ఏకాగ్రత ఏకరూపతను పొందడానికి, ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో అంచు N2 ను పరిహారంగా జోడించి, కేంద్రం నుండి అంచుకు డోపింగ్ సాంద్రత తగ్గుదలని నెమ్మదిస్తుంది, తద్వారా తుది డోపింగ్ ఏకాగ్రత వక్రత "W" ఆకారాన్ని అందిస్తుంది.
2.3 ఎపిటాక్సియల్ పొర లోపాలు
మందం మరియు డోపింగ్ గాఢతతో పాటు, ఎపిటాక్సియల్ పొర లోపం నియంత్రణ స్థాయి కూడా ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల నాణ్యతను కొలవడానికి ఒక ప్రధాన పరామితి మరియు ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యం యొక్క ముఖ్యమైన సూచిక. SBD మరియు MOSFET లోపాలకు వేర్వేరు అవసరాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, డ్రాప్ లోపాలు, త్రిభుజం లోపాలు, క్యారెట్ లోపాలు, కామెట్ లోపాలు మొదలైన మరింత స్పష్టమైన ఉపరితల పదనిర్మాణ లోపాలు SBD మరియు MOSFET పరికరాల కిల్లర్ లోపాలుగా నిర్వచించబడ్డాయి. ఈ లోపాలను కలిగి ఉన్న చిప్ల వైఫల్య సంభావ్యత ఎక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి చిప్ దిగుబడిని మెరుగుపరచడానికి మరియు ఖర్చులను తగ్గించడానికి కిల్లర్ లోపాల సంఖ్యను నియంత్రించడం చాలా ముఖ్యం. 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల కిల్లర్ లోపాల పంపిణీని చిత్రం 5 చూపిస్తుంది. C/Si నిష్పత్తిలో స్పష్టమైన అసమతుల్యత లేనట్లయితే, క్యారెట్ లోపాలు మరియు కామెట్ లోపాలను ప్రాథమికంగా తొలగించవచ్చు, అయితే డ్రాప్ లోపాలు మరియు త్రిభుజం లోపాలు ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ఆపరేషన్ సమయంలో శుభ్రత నియంత్రణకు సంబంధించినవి, ప్రతిచర్య గదిలో గ్రాఫైట్ భాగాల అశుద్ధత స్థాయి మరియు ఉపరితలం యొక్క నాణ్యత. టేబుల్ 2 నుండి, 150 mm మరియు 200 mm ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల కిల్లర్ డిఫెక్ట్ డెన్సిటీని 0.3 పార్టికల్స్/సెం.మీ2 లోపల నియంత్రించవచ్చని చూడవచ్చు, ఇది ఒకే రకమైన పరికరాలకు అద్భుతమైన స్థాయి. 150 mm ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ యొక్క ప్రాణాంతక డిఫెక్ట్ డెన్సిటీ కంట్రోల్ స్థాయి 200 mm ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ కంటే మెరుగ్గా ఉంటుంది. ఎందుకంటే 150 mm యొక్క సబ్స్ట్రేట్ తయారీ ప్రక్రియ 200 mm కంటే పరిణతి చెందినది, సబ్స్ట్రేట్ నాణ్యత మెరుగ్గా ఉంటుంది మరియు 150 mm గ్రాఫైట్ రియాక్షన్ చాంబర్ యొక్క అశుద్ధత నియంత్రణ స్థాయి మెరుగ్గా ఉంటుంది.
2.4 ఎపిటాక్సియల్ పొర ఉపరితల కరుకుదనం
150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల ఉపరితలం యొక్క AFM చిత్రాలను చిత్రం 6 చూపిస్తుంది. 150 mm మరియు 200 mm ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల ఉపరితల రూట్ సగటు చదరపు కరుకుదనం Ra వరుసగా 0.129 nm మరియు 0.113 nm అని చిత్రం నుండి చూడవచ్చు మరియు స్పష్టమైన స్థూల-దశ అగ్రిగేషన్ దృగ్విషయం లేకుండా ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క ఉపరితలం నునుపుగా ఉంటుంది. ఈ దృగ్విషయం ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క పెరుగుదల మొత్తం ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో ఎల్లప్పుడూ దశ ప్రవాహ వృద్ధి మోడ్ను నిర్వహిస్తుందని మరియు దశ అగ్రిగేషన్ జరగదని చూపిస్తుంది. ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల ప్రక్రియను ఉపయోగించడం ద్వారా, 150 mm మరియు 200 mm తక్కువ-కోణ ఉపరితలాలపై మృదువైన ఎపిటాక్సియల్ పొరలను పొందవచ్చని చూడవచ్చు.
3 ముగింపు
150 mm మరియు 200 mm 4H-SiC సజాతీయ ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్లను స్వీయ-అభివృద్ధి చేసిన 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ పరికరాలను ఉపయోగించి దేశీయ ఉపరితలాలపై విజయవంతంగా తయారు చేశారు మరియు 150 mm మరియు 200 mm లకు అనువైన సజాతీయ ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేశారు. ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటు 60 μm/h కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. హై-స్పీడ్ ఎపిటాక్సియల్ అవసరాన్ని తీర్చేటప్పుడు, ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ నాణ్యత అద్భుతంగా ఉంటుంది. 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల మందం ఏకరూపతను 1.5% లోపల నియంత్రించవచ్చు, ఏకాగ్రత ఏకరూపత 3% కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, ప్రాణాంతక లోపం సాంద్రత 0.3 కణాలు/సెం.మీ2 కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఎపిటాక్సియల్ ఉపరితల కరుకుదనం రూట్ మీన్ స్క్వేర్ Ra 0.15 nm కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల యొక్క ప్రధాన ప్రక్రియ సూచికలు పరిశ్రమలో అధునాతన స్థాయిలో ఉన్నాయి.
మూలం: ఎలక్ట్రానిక్ ఇండస్ట్రీ స్పెషల్ ఎక్విప్మెంట్
రచయిత: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48వ రీసెర్చ్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ చైనా ఎలక్ట్రానిక్స్ టెక్నాలజీ గ్రూప్ కార్పొరేషన్, చాంగ్షా, హునాన్ 410111)
పోస్ట్ సమయం: సెప్టెంబర్-04-2024