2 ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు మరియు చర్చ
2.1ఎపిటాక్సియల్ పొరమందం మరియు ఏకరూపత
ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల నాణ్యతను అంచనా వేయడానికి ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం, డోపింగ్ గాఢత మరియు ఏకరూపత అనేవి ప్రధాన సూచికలలో ఒకటి. వేఫర్ లోపల కచ్చితంగా నియంత్రించగల మందం, డోపింగ్ గాఢత మరియు ఏకరూపత అనేవి పనితీరు మరియు స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి కీలకం.SiC పవర్ పరికరాలుమరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం మరియు డోపింగ్ సాంద్రత ఏకరూపత కూడా ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యాన్ని కొలవడానికి ముఖ్యమైన ఆధారాలు.
పటం 3, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీల మందం యొక్క ఏకరూపత మరియు పంపిణీ వక్రరేఖను చూపుతుంది.SiC ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్లుపటం నుండి చూస్తే, ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం పంపిణీ వక్రరేఖ వేఫర్ యొక్క మధ్య బిందువుకు సంబంధించి సౌష్టవంగా ఉందని గమనించవచ్చు. ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ సమయం 600 సెకన్లు, 150 మి.మీ. ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ యొక్క సగటు ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం 10.89 మైక్రాన్లు, మరియు మందం ఏకరూపత 1.05%. లెక్కల ప్రకారం, ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల రేటు గంటకు 65.3 మైక్రాన్లు, ఇది ఒక సాధారణ వేగవంతమైన ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ స్థాయి. అదే ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ సమయంలో, 200 మి.మీ. ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం 10.10 మైక్రాన్లు, మందం ఏకరూపత 1.36% లోపల ఉంది, మరియు మొత్తం పెరుగుదల రేటు గంటకు 60.60 మైక్రాన్లు, ఇది 150 మి.మీ. ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల రేటు కంటే కొద్దిగా తక్కువ. దీనికి కారణం, సిలికాన్ సోర్స్ మరియు కార్బన్ సోర్స్ రియాక్షన్ ఛాంబర్ యొక్క అప్స్ట్రీమ్ నుండి వేఫర్ ఉపరితలం గుండా డౌన్స్ట్రీమ్కు ప్రవహించేటప్పుడు మార్గమధ్యంలో స్పష్టమైన నష్టం ఉంటుంది, మరియు 150 మిమీ వేఫర్ కంటే 200 మిమీ వేఫర్ వైశాల్యం పెద్దది. గ్యాస్ 200 మిమీ వేఫర్ ఉపరితలం గుండా ఎక్కువ దూరం ప్రవహిస్తుంది, మరియు మార్గమధ్యంలో వినియోగించబడిన సోర్స్ గ్యాస్ ఎక్కువగా ఉంటుంది. వేఫర్ నిరంతరం తిరుగుతున్న పరిస్థితిలో, ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క మొత్తం మందం పలుచగా ఉంటుంది, కాబట్టి వృద్ధి రేటు నెమ్మదిగా ఉంటుంది. మొత్తంమీద, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల మందం ఏకరూపత అద్భుతంగా ఉంది, మరియు పరికరాల ప్రాసెస్ సామర్థ్యం అధిక-నాణ్యత పరికరాల అవసరాలను తీర్చగలదు.
2.2 ఎపిటాక్సియల్ పొర డోపింగ్ సాంద్రత మరియు ఏకరూపత
పటం 4, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీల డోపింగ్ గాఢత ఏకరూపత మరియు వక్ర పంపిణీని చూపిస్తుంది.SiC ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్లుపటంలో చూడగలిగినట్లుగా, ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్పై ఉన్న గాఢత పంపిణీ వక్రరేఖ, వేఫర్ కేంద్రానికి సంబంధించి స్పష్టమైన సౌష్టవాన్ని కలిగి ఉంది. 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొరల యొక్క డోపింగ్ గాఢత ఏకరూపత వరుసగా 2.80% మరియు 2.66%గా ఉంది, దీనిని 3% లోపల నియంత్రించవచ్చు, ఇది ఇలాంటి అంతర్జాతీయ పరికరాలకు ఒక అద్భుతమైన స్థాయి. ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క డోపింగ్ గాఢత వక్రరేఖ వ్యాసం దిశలో "W" ఆకారంలో పంపిణీ చేయబడింది, ఇది ప్రధానంగా క్షితిజ సమాంతర హాట్ వాల్ ఎపిటాక్సియల్ ఫర్నేస్ యొక్క ప్రవాహ క్షేత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ఎందుకంటే క్షితిజ సమాంతర ఎయిర్ఫ్లో ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ యొక్క గాలి ప్రవాహ దిశ, గాలి ప్రవేశ ద్వారం (అప్స్ట్రీమ్) నుండి ప్రారంభమై, డౌన్స్ట్రీమ్ చివర నుండి వేఫర్ ఉపరితలం గుండా ఒక క్రమబద్ధమైన పద్ధతిలో బయటకు ప్రవహిస్తుంది; సిలికాన్ సోర్స్ (TCS) కంటే కార్బన్ సోర్స్ (C2H4) యొక్క "మార్గమధ్య క్షీణత" రేటు ఎక్కువగా ఉన్నందున, వేఫర్ తిరిగినప్పుడు, వేఫర్ ఉపరితలంపై వాస్తవ C/Si నిష్పత్తి అంచు నుండి కేంద్రానికి క్రమంగా తగ్గుతుంది (కేంద్రంలో కార్బన్ సోర్స్ తక్కువగా ఉంటుంది). C మరియు N యొక్క "పోటీ స్థాన సిద్ధాంతం" ప్రకారం, వేఫర్ కేంద్రంలోని డోపింగ్ గాఢత అంచు వైపుకు క్రమంగా తగ్గుతుంది. అద్భుతమైన గాఢత ఏకరూపతను పొందడానికి, కేంద్రం నుండి అంచుకు డోపింగ్ గాఢత తగ్గుదలను నెమ్మదింపజేయడానికి ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ సమయంలో ఎడ్జ్ N2ను పరిహారంగా కలుపుతారు, తద్వారా తుది డోపింగ్ గాఢత వక్రరేఖ "W" ఆకారాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.
2.3 ఎపిటాక్సియల్ పొర లోపాలు
మందం మరియు డోపింగ్ గాఢతతో పాటు, ఎపిటాక్సియల్ పొరలోని లోపాల నియంత్రణ స్థాయి కూడా ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల నాణ్యతను కొలవడానికి ఒక ప్రధాన పరామితి మరియు ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యానికి ఒక ముఖ్యమైన సూచిక. SBD మరియు MOSFET లకు లోపాల విషయంలో వేర్వేరు అవసరాలు ఉన్నప్పటికీ, డ్రాప్ లోపాలు, త్రిభుజాకార లోపాలు, క్యారెట్ లోపాలు, తోకచుక్క లోపాలు మొదలైన మరింత స్పష్టమైన ఉపరితల స్వరూప లోపాలను SBD మరియు MOSFET పరికరాల కిల్లర్ లోపాలుగా నిర్వచించారు. ఈ లోపాలు ఉన్న చిప్లు విఫలమయ్యే సంభావ్యత ఎక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి చిప్ దిగుబడిని మెరుగుపరచడానికి మరియు ఖర్చులను తగ్గించడానికి కిల్లర్ లోపాల సంఖ్యను నియంత్రించడం అత్యంత ముఖ్యం. పటం 5, 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్లలోని కిల్లర్ లోపాల పంపిణీని చూపిస్తుంది. C/Si నిష్పత్తిలో స్పష్టమైన అసమతుల్యత లేని పరిస్థితిలో, క్యారెట్ లోపాలు మరియు తోకచుక్క లోపాలను ప్రాథమికంగా తొలగించవచ్చు, అయితే డ్రాప్ లోపాలు మరియు త్రిభుజాకార లోపాలు అనేవి ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ఆపరేషన్ సమయంలో శుభ్రత నియంత్రణ, రియాక్షన్ ఛాంబర్లోని గ్రాఫైట్ భాగాల మలినాల స్థాయి మరియు సబ్స్ట్రేట్ నాణ్యతకు సంబంధించినవి. పట్టిక 2 నుండి, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్లలోని ప్రాణాంతక లోపాల సాంద్రతను 0.3 కణాలు/సెం.మీ² లోపల నియంత్రించవచ్చని చూడవచ్చు, ఇది అదే రకమైన పరికరాలకు ఒక అద్భుతమైన స్థాయి. 150 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ యొక్క ప్రాణాంతక లోపాల సాంద్రత నియంత్రణ స్థాయి 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ కంటే మెరుగ్గా ఉంది. దీనికి కారణం, 200 మిమీతో పోలిస్తే 150 మిమీ సబ్స్ట్రేట్ తయారీ ప్రక్రియ మరింత పరిణతి చెందినది కావడం, సబ్స్ట్రేట్ నాణ్యత మెరుగ్గా ఉండటం, మరియు 150 మిమీ గ్రాఫైట్ రియాక్షన్ ఛాంబర్లో మలినాల నియంత్రణ స్థాయి మెరుగ్గా ఉండటం.
2.4 ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ ఉపరితల గరుకుదనం
పటం 6, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ SiC ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల ఉపరితలం యొక్క AFM చిత్రాలను చూపుతుంది. పటం నుండి గమనించినట్లయితే, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల ఉపరితల రూట్ మీన్ స్క్వేర్ రఫ్నెస్ Ra వరుసగా 0.129 nm మరియు 0.113 nm గా ఉంది, మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క ఉపరితలం స్పష్టమైన మాక్రో-స్టెప్ అగ్రిగేషన్ దృగ్విషయం లేకుండా నునుపుగా ఉంది. ఈ దృగ్విషయం, మొత్తం ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క పెరుగుదల ఎల్లప్పుడూ స్టెప్ ఫ్లో గ్రోత్ మోడ్ను కొనసాగిస్తుందని మరియు ఎటువంటి స్టెప్ అగ్రిగేషన్ జరగదని చూపిస్తుంది. ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ప్రక్రియను ఉపయోగించడం ద్వారా, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ లో-యాంగిల్ సబ్స్ట్రేట్లపై నునుపైన ఎపిటాక్సియల్ పొరలను పొందవచ్చని చూడవచ్చు.
3 ముగింపు
స్వయంగా అభివృద్ధి చేసిన 200 మిమీ SiC ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ పరికరాన్ని ఉపయోగించి, దేశీయ సబ్స్ట్రేట్లపై 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ 4H-SiC హోమోజీనియస్ ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్లను విజయవంతంగా తయారు చేయడం జరిగింది, మరియు 150 మిమీ మరియు 200 మిమీలకు అనువైన హోమోజీనియస్ ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ అభివృద్ధి చేయబడింది. ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ రేటు గంటకు 60 మైక్రోమీటర్ల కంటే ఎక్కువగా ఉండగలదు. అధిక-వేగ ఎపిటాక్సీ అవసరాన్ని తీరుస్తూనే, ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ నాణ్యత అద్భుతంగా ఉంది. 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ SiC ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల మందం ఏకరూపతను 1.5% లోపల నియంత్రించవచ్చు, సాంద్రత ఏకరూపత 3% కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, ప్రాణాంతక లోపాల సాంద్రత 0.3 కణాలు/సెం.మీ² కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, మరియు ఎపిటాక్సియల్ ఉపరితల గరుకుదనం రూట్ మీన్ స్క్వేర్ Ra 0.15 నానోమీటర్ల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. ఈ ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల యొక్క ప్రధాన ప్రక్రియ సూచికలు పరిశ్రమలో ఉన్నత స్థాయిలో ఉన్నాయి.
మూలం: ఎలక్ట్రానిక్ ఇండస్ట్రీ స్పెషల్ ఎక్విప్మెంట్
రచయిత: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(చైనా ఎలక్ట్రానిక్స్ టెక్నాలజీ గ్రూప్ కార్పొరేషన్ యొక్క 48వ పరిశోధనా సంస్థ, చాంగ్షా, హునాన్ 410111)
పోస్ట్ సమయం: సెప్టెంబర్-04-2024