2 Натиҷаҳои таҷрибавӣ ва муҳокима
2.1Қабати эпитаксиалӣғафсӣ ва якрангӣ
Ғафсии қабати эпитаксиалӣ, консентратсияи допинг ва якрангӣ яке аз нишондиҳандаҳои асосии арзёбии сифати пластинаҳои эпитаксиалӣ мебошанд. Ғафсии дақиқ назоратшаванда, консентратсияи допинг ва якрангӣ дар дохили пластина калиди таъмини самаранокӣ ва мутобиқати он мебошанд.Дастгоҳҳои барқии SiC, ва ғафсии қабати эпитаксиалӣ ва якрангии консентратсияи допинг низ асосҳои муҳим барои чен кардани қобилияти коркарди таҷҳизоти эпитаксиалӣ мебошанд.
Расми 3 якрангии ғафсӣ ва каҷи тақсимоти 150 мм ва 200 мм-ро нишон медиҳад.Вафли эпитаксиалии SiCАз расм дида мешавад, ки каҷи тақсимоти ғафсии қабати эпитаксиалӣ нисбат ба нуқтаи марказии пластина симметрӣ аст. Вақти раванди эпитаксиалӣ 600 сония, ғафсии миёнаи қабати эпитаксиалии пластинаи эпитаксиалии 150 мм 10.89 мкм ва якрангии ғафсӣ 1.05% мебошад. Бо ҳисоб, суръати афзоиши эпитаксиалӣ 65.3 мкм/соат аст, ки сатҳи маъмулии раванди зуди эпитаксиалӣ мебошад. Дар ҳамон вақти раванди эпитаксиалӣ, ғафсии қабати эпитаксиалии пластинаи эпитаксиалии 200 мм 10.10 мкм, якрангии ғафсӣ дар ҳудуди 1.36% ва суръати умумии афзоиш 60.60 мкм/соат аст, ки аз суръати афзоиши эпитаксиалии 150 мм каме пасттар аст. Ин аз он сабаб аст, ки вақте ки манбаи кремний ва манбаи карбон аз болои камераи реаксия тавассути сатҳи вафл ба поёноби камераи реаксия мераванд, дар роҳ талафоти возеҳ ба амал меояд ва масоҳати вафли 200 мм аз масоҳати 150 мм калонтар аст. Газ аз сатҳи вафли 200 мм ба масофаи дуртар мегузарад ва гази манбаи истеъмолшуда дар ин роҳ бештар аст. Ба шарте ки вафл чарх занад, ғафсии умумии қабати эпитаксиалӣ тунуктар аст, аз ин рӯ суръати афзоиш сусттар аст. Умуман, якрангии ғафсии вафлҳои эпитаксиалии 150 мм ва 200 мм аъло аст ва қобилияти коркарди таҷҳизот метавонад ба талаботи дастгоҳҳои баландсифат ҷавобгӯ бошад.
2.2 Консентратсия ва якрангии допинг дар қабати эпитаксиалӣ
Расми 4 якрангии консентратсияи допинг ва тақсимоти каҷи 150 мм ва 200 мм-ро нишон медиҳад.Вафли эпитаксиалии SiCТавре ки аз расм дида мешавад, каҷхати тақсимоти консентратсия дар вафли эпитаксиалӣ нисбат ба маркази вафли симметрияи возеҳ дорад. Яксонии консентратсияи допинг дар қабатҳои эпитаксиалии 150 мм ва 200 мм мутаносибан 2,80% ва 2,66% -ро ташкил медиҳад, ки онро дар ҳудуди 3% назорат кардан мумкин аст, ки сатҳи аъло барои таҷҳизоти шабеҳи байналмилалӣ мебошад. Каҷхати консентратсияи допинг дар қабати эпитаксиалӣ дар шакли "W" дар самти диаметр тақсим шудааст, ки асосан аз ҷониби майдони ҷараёни кӯраи эпитаксиалии девори гарми уфуқӣ муайян карда мешавад, зеро самти ҷараёни ҳавои кӯраи афзоиши эпитаксиалии уфуқӣ аз нӯги вуруди ҳаво (боло) аст ва аз нӯги поёнӣ ба таври ламинарӣ тавассути сатҳи вафли ҷорӣ мешавад; зеро суръати "камшавии дар роҳ"-и манбаи карбон (C2H4) нисбат ба манбаи кремний (TCS) баландтар аст, вақте ки вафл чарх мезанад, C/Si-и воқеӣ дар сатҳи вафл аз канор ба марказ тадриҷан кам мешавад (манбаи карбон дар марказ камтар аст), мувофиқи "назарияи мавқеи рақобатӣ"-и C ва N, консентратсияи легиркунӣ дар маркази вафл тадриҷан ба сӯи канор кам мешавад, барои ба даст овардани якрангии аълои консентратсия, канори N2 ҳамчун ҷуброн дар раванди эпитаксиалӣ илова карда мешавад, то коҳиши консентратсияи легиркунӣ аз марказ ба канорро суст кунад, то ки каҷи ниҳоии консентратсияи легиркунӣ шакли "W"-ро нишон диҳад.
2.3 Нуқсонҳои қабати эпитаксиалӣ
Илова бар ғафсӣ ва консентратсияи допинг, сатҳи назорати нуқсони қабати эпитаксиалӣ инчунин параметри асосӣ барои чен кардани сифати вафлҳои эпитаксиалӣ ва нишондиҳандаи муҳими қобилияти раванди таҷҳизоти эпитаксиалӣ мебошад. Гарчанде ки SBD ва MOSFET барои нуқсонҳо талаботи гуногун доранд, нуқсонҳои морфологияи рӯякӣ, ба монанди нуқсонҳои афтидан, нуқсонҳои секунҷа, нуқсонҳои сабзӣ, нуқсонҳои думдор ва ғайра, ҳамчун нуқсонҳои кушандаи дастгоҳҳои SBD ва MOSFET муайян карда мешаванд. Эҳтимолияти нокомии чипҳое, ки ин нуқсонҳоро дар бар мегиранд, баланд аст, аз ин рӯ назорат кардани шумораи нуқсонҳои кушанда барои беҳтар кардани ҳосили чип ва кам кардани хароҷот хеле муҳим аст. Расми 5 тақсимоти нуқсонҳои кушандаи вафлҳои эпитаксиалии SiC 150 мм ва 200 мм-ро нишон медиҳад. Дар сурате, ки дар таносуби C/Si номутавозинии возеҳ вуҷуд надошта бошад, нуқсонҳои сабзӣ ва нуқсонҳои думдорро асосан метавон бартараф кард, дар ҳоле ки нуқсонҳои афтидан ва нуқсонҳои секунҷа бо назорати тозагӣ ҳангоми кори таҷҳизоти эпитаксиалӣ, сатҳи ифлосшавии қисмҳои графит дар камераи реаксия ва сифати субстрат алоқаманданд. Аз Ҷадвали 2 дида мешавад, ки зичии нуқсони марговари пластинаҳои эпитаксиалии 150 мм ва 200 мм-ро дар доираи 0,3 зарра/см2 назорат кардан мумкин аст, ки ин сатҳи аъло барои ҳамон намуди таҷҳизот аст. Сатҳи назорати зичии нуқсони марговари пластинаи эпитаксиалии 150 мм нисбат ба пластинаи эпитаксиалии 200 мм беҳтар аст. Ин аз он сабаб аст, ки раванди тайёр кардани субстрат 150 мм нисбат ба 200 мм пухтатар аст, сифати субстрат беҳтар аст ва сатҳи назорати ифлосӣ дар камераи реаксияи графити 150 мм беҳтар аст.
2.4 Ноҳамвории сатҳи вафли эпитаксиалӣ
Дар расми 6 тасвирҳои AFM-и сатҳи вафлҳои эпитаксиалии 150 мм ва 200 мм SiC нишон дода шудаанд. Аз расм дида мешавад, ки ноҳамвории миёнаи мураббаъи решаи сатҳӣ Ra-и вафлҳои эпитаксиалии 150 мм ва 200 мм мутаносибан 0,129 нм ва 0,113 нм аст ва сатҳи қабати эпитаксиалӣ бе падидаи возеҳи агрегатсияи макроқадам ҳамвор аст. Ин падида нишон медиҳад, ки афзоиши қабати эпитаксиалӣ дар тамоми раванди эпитаксиалӣ ҳамеша режими афзоиши ҷараёни зинаро нигоҳ медорад ва агрегатсияи зина ба зина рух намедиҳад. Дидан мумкин аст, ки бо истифода аз раванди оптимизатсияшудаи афзоиши эпитаксиалӣ, қабатҳои эпитаксиалии ҳамворро дар зеризаминҳои кунҷи пасти 150 мм ва 200 мм ба даст овардан мумкин аст.
3 Хулоса
Вафлиҳои эпитаксиалии якхелаи 4H-SiC 150 мм ва 200 мм бомуваффақият дар субстратҳои ватанӣ бо истифода аз таҷҳизоти парвариши эпитаксиалии 200 мм SiC, ки худкор таҳия шудаанд, омода карда шуданд ва раванди эпитаксиалии якхела, ки барои 150 мм ва 200 мм мувофиқ аст, таҳия карда шуд. Суръати афзоиши эпитаксиалӣ метавонад аз 60 мкм/соат зиёд бошад. Ҳангоми қонеъ кардани талаботи эпитаксиалии суръати баланд, сифати вафли эпитаксиалӣ аъло аст. Якхелагии ғафсии вафлиҳои эпитаксиалии 150 мм ва 200 мм SiC-ро дар ҳудуди 1,5%, якхелагии консентратсия камтар аз 3%, зичии нуқсони марговар камтар аз 0,3 зарра/см2 ва ноҳамвории сатҳи эпитаксиалии решаи миёнаи квадратии Ra камтар аз 0,15 нм назорат кардан мумкин аст. Нишондиҳандаҳои раванди асосии вафлиҳои эпитаксиалӣ дар сатҳи пешрафта дар саноат қарор доранд.
Манбаъ: Таҷҳизоти махсуси саноати электронӣ
Муаллиф: Си Тианле, Ли Пинг, Ян Ю, Гонг Сяолян, Ба Сай, Чен Гуокин, Ван Шенгцян
(48-умин Институти тадқиқотии Гурӯҳи Технологияҳои Электронии Чин, Чанша, Ҳунан 410111)
Вақти нашр: 04 сентябри соли 2024