Häzirki wagtda SiC senagaty 150 mm (6 dýuým) -dan 200 mm (8 dýuým) üýtgeýär. Uly göwrümli, ýokary hilli SiC gomoepitaksial wafli, 150mm we 200mm wajyp islegi kanagatlandyrmak üçin4H-SiC gomoepitaksial wafliözbaşdak işlenip düzülen 200mm SiC epitaksial ösüş enjamlaryny ulanyp, içerki substratlarda üstünlikli taýýarlandy. 150mm we 200mm üçin amatly gomoepitaksial proses döredildi, onda epitaksial ösüş tizligi 60um / sag-dan ýokary bolup biler. Speedokary tizlikli epitaksiýa gabat gelende, epitaksial wafli hili ajaýyp. Galyňlygy birmeňzeşligi 150 mm we 200 mmSiC epitaksial wafli1,5% -e gözegçilik edip bolýar, konsentrasiýa birmeňzeşligi 3% -den az, ölüm howply kemçilik dykyzlygy 0,3 bölejikden / sm2-den, epitaksial ýerüsti çişlik kökü Ra kwadratynyň 0,15nm-den pesdigini we ähli esasy iş görkezijileri pudagyň ösen derejesinde.
Silikon Karbid (SiC)üçünji nesil ýarymgeçiriji materiallaryň wekillerinden biridir. Highokary bölüniş meýdanynyň güýji, ajaýyp ýylylyk geçirijiligi, uly elektron doýma tizligi we güýçli radiasiýa garşylygy ýaly aýratynlyklara eýedir. Elektrik enjamlarynyň energiýa gaýtadan işleýiş kuwwatyny ep-esli giňeltdi we ýokary kuwwatly, kiçi göwrümli, ýokary temperaturaly, ýokary radiasiýa we beýleki aşa şertli enjamlar üçin indiki nesil kuwwatly elektron enjamlarynyň hyzmat talaplaryny kanagatlandyryp biler. Spaceeri azaldyp, energiýa sarp edip, sowadyş talaplaryny azaldyp biler. Täze energiýa ulaglaryna, demir ýol transportyna, akylly setlere we beýleki ugurlara öwrülişikli üýtgeşmeler girizdi. Şonuň üçin kremniý karbid ýarymgeçirijiler ýokary güýçli elektron enjamlarynyň indiki nesline alyp barjak iň oňat material hökmünde ykrar edildi. Soňky ýyllarda üçünji nesil ýarymgeçiriji pudagyny ösdürmek üçin milli syýasat goldawy netijesinde Hytaýda 150 mm SiC enjam senagaty ulgamynyň gözleg we ösüşi we gurluşygy tamamlandy we senagat zynjyrynyň howpsuzlygy esasan kepillendirildi. Şonuň üçin pudagyň ünsi kem-kemden çykdajylara gözegçilik we netijeliligi ýokarlandyrmak meselesine geçdi. 1-nji tablisada görkezilişi ýaly, 150 mm bilen deňeşdirilende, 200 mm SiC has ýokary ulanylyş tizligine eýe we ýekeje wafli çipleriň çykarylyşy takmynan 1,8 esse artdyrylyp bilner. Tehnologiýa ýetişenden soň, bir çipiň önümçilik bahasy 30% arzanladylyp bilner. 200 mm tehnologiki öňe gidişlik "çykdajylary azaltmagyň we netijeliligi ýokarlandyrmagyň" gönüden-göni serişdesidir, şeýle hem meniň ýarymgeçiriji pudagymyň "paralel işlemegi" ýa-da hatda "gurşun almagy" üçin açardyr.
Si enjam enjamyndan tapawutly,SiC ýarymgeçiriji güýç enjamlaryhemmesi epitaxial gatlaklar bilen işlenip taýýarlanýar we burç daşy hökmünde taýýarlanýar. Epitaksial wafli SiC güýç enjamlary üçin möhüm materialdyr. Epitaksial gatlagyň hili enjamyň öndürijiligini gönüden-göni kesgitleýär we bahasy çip öndürmek bahasynyň 20% -ini düzýär. Şonuň üçin epitaksial ösüş SiC güýç enjamlarynda möhüm aralyk baglanyşykdyr. Epitaksial proses derejesiniň ýokarky çägi epitaksial enjamlar bilen kesgitlenýär. Häzirki wagtda Hytaýda 150mm SiC epitaksial enjamlaryň lokalizasiýa derejesi birneme ýokary, ýöne umumy gurluşy 200mm şol bir wagtyň özünde halkara derejesinden yza galýar. Şonuň üçin içerki üçünji nesil ýarymgeçiriji pudagyny ösdürmek üçin uly göwrümli, ýokary hilli epitaksial material önümçiliginiň derwaýys zerurlyklaryny we kynçylyklaryny çözmek üçin bu kagyz meniň ýurdumda üstünlikli ösen 200 mm SiC epitaksial enjamy bilen tanyşdyrýar we epitaksial prosesi öwrenýär. Amalyň temperaturasy, daşaýjy gaz akymynyň tizligi, C / Si gatnaşygy we ş.m. ýaly parametrleri optimizirlemek bilen, konsentrasiýa birmeňzeşligi <3%, galyňlygy birmeňzeş däl <1,5%, gödeklik Ra <0,2 nm we ölüm howply dykyzlygy <150 mm-den 0,3 däne / cm2 we 200 mm SiC epitaksial wafli özbaşdak ösdürilýär 200 mm kremniy karbid epitaksial peç. Enjamlaryň işleýiş derejesi ýokary hilli SiC güýç enjamyny taýýarlamagyň zerurlyklaryny kanagatlandyryp biler.
1 Synag
1.1 ipleörelgeSiC epitaksialprosesi
4H-SiC gomoepitaksial ösüş prosesi esasan 2 esasy ädimi öz içine alýar, ýagny 4H-SiC substratyň ýokary temperaturada ýerleşmegi we birmeňzeş himiki bug çökdürmek prosesi. Substratyň içindäki efirlemegiň esasy maksady, wafli ýuwulandan soň substratyň ýerasty zeperlerini aýyrmak, galyndylary ýalpyldadýan suwuklyk, bölejikler we oksid gatlagy we substratyň üstünde yzygiderli atom ädim gurluşy emele gelip biler. In-situ çykarmak adatça wodorod atmosferasynda amala aşyrylýar. Hakyky amal talaplaryna laýyklykda wodorod hlorid, propan, etilen ýa-da silan ýaly az mukdarda kömekçi gaz hem goşup bolýar. Wodorodyň içindäki temperatura, adatça 1 600 above-dan ýokary, reaksiýa kamerasynyň basyşy, adatça, 2 × 104 Pa-dan aşakda gözegçilik edilýär.
Substrat ýerüsti ýeriň aşagy bilen işjeňleşdirilenden soň, ýokary temperaturaly himiki buglary çökdürmek prosesine girýär, ýagny ösüş çeşmesi (etilen / propan, TCS / silan ýaly), doping çeşmesi (n görnüşli doping çeşmesi azot, p görnüşli doping çeşmesi TMAl) we wodorod hlorid ýaly wodorod kamerasy ýaly uly kömekçi gaz (wodorod hloridi) ýaly kömekçi gaz daşalýar. Gasokary temperaturaly reaksiýa kamerasynda gaz reaksiýa bereninden soň, deslapky bölegiň bir bölegi himiki reaksiýa berýär we wafliň ýüzüne adsorbsiýa edýär we bir kristal birmeňzeş 4H-SiC epitaksial gatlagy, doping konsentrasiýasy, aýratyn galyňlygy we ýokary hilli bir kristal 4H-SiC substraty şablon hökmünde emele gelýär. Birnäçe ýyllap tehniki gözleglerden soň, 4H-SiC gomoepitaksial tehnologiýasy esasan ýetişdi we senagat önümçiliginde giňden ulanylýar. Dünýäde iň köp ulanylýan 4H-SiC gomoepitaksial tehnologiýasy iki adaty aýratynlyga eýedir:
. Irki 4H-SiC gomoepitaksial ösüşi oňyn kristal substraty, ýagny ösüş üçin <0001> Si tekizligini ulandy. Pozitiw kristal substratyň üstündäki atom ädimleriniň dykyzlygy pes we eýwanlar giňdir. Epitaksiýa prosesinde 3C kristal SiC (3C-SiC) emele getirmek üçin iki ölçegli nukleýasiýa ösüşi aňsat. Okdan kesmek arkaly, 4H-SiC <0001> substratyň üstünde ýokary dykyzlykly, dar eýwan giňliginde atom ädimleri girizilip bilner we adsorbsirlenen prekursor ýerüsti diffuziýa arkaly deňeşdirilende pes ýer energiýasy bilen atom basgançak ýagdaýyna netijeli ýetip biler. Basgançakda deslapky atom / molekulýar toparyň baglanyşyk ýagdaýy üýtgeşikdir, şonuň üçin basgançak akymynyň ösüş tertibinde epitaksial gatlak substratyň Si-C goşa atom gatlagynyň yzygiderliligini ajaýyp miras alyp biler, substrat bilen birmeňzeş kristal fazasy bilen bir kristal emele getirer.
(2) speedokary tizlikli epitaksial ösüş, hlorly kremniniň çeşmesini girizmek arkaly gazanylýar. Adaty SiC himiki buglary çökdürmek ulgamlarynda esasy ösüş çeşmesi bolan silan we propan (ýa-da etilen). Ösüş çeşmesiniň akymynyň tizligini ýokarlandyrmak arkaly ösüş depginini ýokarlandyrmak prosesinde, kremniniň düzüminiň deňagramly bölekleýin basyşynyň ýokarlanmagy bilen, kremniý çeşmesiniň ulanylyş tizligini ep-esli peseldýän birmeňzeş gaz fazasynyň nukleýasiýasy arkaly kremniý toparlaryny döretmek aňsat. Silikon toparlarynyň emele gelmegi epitaksial ösüş depgininiň gowulaşmagyny ep-esli çäklendirýär. Şol bir wagtyň özünde, kremniý toparlary basgançak akymynyň ösüşini bozup, kemçilikleriň ýadrosyna sebäp bolup biler. Birmeňzeş gaz fazasynyň ýadrosynyň öňüni almak we epitaksial ösüş depginini ýokarlandyrmak üçin hlor esasly kremniý çeşmeleriniň ornaşdyrylmagy häzirki wagtda 4H-SiC epitaksial ösüş depginini ýokarlandyrmagyň esasy usulydyr.
1,2 200 mm (8 dýuým) SiC epitaksial enjamlar we iş şertleri
Bu kagyzda beýan edilen synaglaryň hemmesi, Hytaýyň elektronika tehnologiýa topary korporasiýasynyň 48-nji instituty tarapyndan özbaşdak işlenip düzülen 150/200 mm (6/8 dýuým) gabat gelýän monolit gorizontal gyzgyn diwar SiC epitaksial enjamda geçirildi. Epitaksial peç doly awtomatiki wafli ýüklemegi we düşürmegi goldaýar. 1-nji surat epitaksial enjamlaryň reaksiýa kamerasynyň içki gurluşynyň shemasydyr. 1-nji suratda görkezilişi ýaly, reaksiýa kamerasynyň daşky diwary suw bilen sowadylan interýerli kwars jaňydyr we jaňyň içki ýylylyk izolýasiýa uglerodyndan, ýokary arassa ýörite grafit boşlugyndan, grafit gazda aýlanýan bazadan we ş.m. ýokary temperatura reaksiýa kamerasydyr. 1-nji (b) suratda görkezilişi ýaly, daşaýjy gaz, reaksiýa gazy we doping gazy, reaksiýa kamerasynyň ýokarky akymyndan reaksiýa kamerasynyň aşaky akymyna gorizontal laminar akymda wafliň üstünden akýar we guýruk gazynyň ujundan çykýar. Wafli içindäki yzygiderliligi üpjün etmek üçin, howada ýüzýän bazanyň göterýän wafli hemişe iş wagtynda aýlanýar.
Synagda ulanylan substrat täjirçilik 150 mm, 200 mm (6 dýuým, 8 dýuým) <1120> ugur 4 ° burçdan geçiriji n görnüşli 4H-SiC iki taraply ýalpyldawuk SiC substraty, Şanxi Şuoke Kristal tarapyndan öndürilýär. Prikol synagynda esasy ösüş çeşmesi hökmünde Trihlorosilan (SiHCl3, TCS) we etilen (C2H4) ulanylýar, olaryň arasynda TCS we C2H4 kremniniň çeşmesi we uglerod çeşmesi hökmünde ulanylýar, ýokary arassa azot (N2) n görnüşli doping çeşmesi, wodorod (H2) bolsa eritme gazy we daşaýjy gaz hökmünde ulanylýar. Epitaksial prosesiň temperatura diapazony 1 600 ~ 1 660 is, proses basyşy 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa, H2 göterijiniň gaz akymynyň tizligi 100 ～ 140 L / min.
1.3 Epitaksial wafli synagy we häsiýetnamasy
Epitaksial gatlagyň galyňlygyny we doping konsentrasiýasynyň ortaça we paýlanyşyny häsiýetlendirmek üçin “Furyer” infragyzyl spektrometr (enjam öndüriji “Thermalfisher”, iS50 modeli) we simap zondynyň konsentrasiýasy barlaýjy (enjam öndüriji Semilab, model 530L) ulanyldy; epitaksial gatlakdaky her nokadyň galyňlygy we doping konsentrasiýasy, esasy salgy gyrasynyň adaty çyzygynyň adaty çyzygynyň 45 ° derejesinde 5 mm gyrasy bilen kesişýän diametr çyzygy boýunça nokatlar bilen kesgitlenildi. 150 mm wafli üçin bir diametr çyzygy boýunça 9 bal alyndy (iki diametri biri-birine perpendikulýar) we 200 mm wafli üçin 2-nji suratda görkezilişi ýaly 21 bal alyndy. Atom güýji mikroskopy (enjam öndürijisi Bruker, ölçeg ölçegi nyşany) merkezi meýdanyň 30 mm × 30 μm meýdanyny we epita ekspeksiýa gatlagynyň gyrasy meýdanyny (5 mm gyrasy); epitaksial gatlagyň kemçilikleri ýerüsti kemçilik barlaýjysy (enjam öndüriji China Electronics 3D enjamy) Kefenghua şäherinden radar datçigi (Mars 4410 pro) bilen häsiýetlendirildi.
Iş wagty: 04-2024-nji sentýabr