2 Eksperimental netijeler we ara alyp maslahatlaşma
2.1Epitaksial gatlakgalyňlyk we birmeňzeşlik
Epitaksial gatlagyň galyňlygy, lehim konsentrasiýasy we deňligi epitaksial waferleriň hilini kesgitlemek üçin esasy görkezijileriň biridir. Dogry gözegçilik edilip bilinýän galyňlyk, lehim konsentrasiýasy we waferiň içinde deňlik, işlemegiň we yzygiderliligiň üpjün edilmeginiň açarydyr.SiC elektrik enjamlary, şeýle hem epitaksial gatlagyň galyňlygy we lehim konsentrasiýasynyň birmeňzeşligi epitaksial enjamlaryň proses ukybyny ölçemegiň möhüm esaslarydyr.
3-nji suratda 150 mm we 200 mm galyňlygyň birmeňzeşligi we paýlanyş egrisi görkezilýärSiC epitaksial waferleriSuratdan görnüşi ýaly, epitaksial gatlagyň galyňlygynyň paýlanyş egrisi plastinkanyň merkezi nokadyna görä simmetrikdir. Epitaksial proses wagty 600s, 150mm epitaksial plastinkanyň ortaça epitaksial gatlagynyň galyňlygy 10.89 um, galyňlygyň deňligi bolsa 1.05%. Hasaplama arkaly epitaksial ösüş tizligi sagatda 65.3 um, bu bolsa epitaksial prosesiň adaty çalt derejesidir. Şol bir epitaksial proses wagtynda 200 mm epitaksial plastinkanyň epitaksial gatlagynyň galyňlygy 10.10 um, galyňlygyň deňligi bolsa 1.36% aralygynda we umumy ösüş tizligi sagatda 60.60 um, bu bolsa 150 mm epitaksial ösüş tizliginden birneme pes. Sebäbi kremniý çeşmesi we uglerod çeşmesi reaksiýa kamerasynyň ýokarky akymyndan plastinkanyň ýüzünden reaksiýa kamerasynyň aşaky akymyna akanda we 200 mm plastinkanyň meýdany 150 mm-den uly bolanda ýolda aýdyň ýitgi bolýar. Gaz 200 mm plastinkanyň ýüzünden has uzak aralyga akýar we ýolda sarp edilýän çeşme gazy has köp bolýar. Plastinka aýlanyp duran şertinde, epitaksial gatlagyň umumy galyňlygy inçe bolýar, şonuň üçin ösüş tizligi haýal bolýar. Umuman alanyňda, 150 mm we 200 mm epitaksial plastinkalaryň galyňlygynyň deňligi ajaýyp we enjamlaryň işleýiş ukyby ýokary hilli enjamlaryň talaplaryna laýyk gelip bilýär.
2.2 Epitaksial gatlagyň doping konsentrasiýasy we birmeňzeşligi
4-nji suratda 150 mm we 200 mm-iň doping konsentrasiýasynyň birmeňzeşligi we egri paýlanyşy görkezilýärSiC epitaksial waferleriSuratdan görnüşi ýaly, epitaksial waferdäki konsentrasiýa paýlanyş egrisi waferiň merkezine görä aýdyň simmetriýa eýedir. 150 mm we 200 mm epitaksial gatlaklaryň lehim konsentrasiýasynyň deňligi degişlilikde 2,80% we 2,66% -e deňdir, bu bolsa 3% aralygynda gözegçilik edilip bilner, bu bolsa meňzeş halkara enjamlary üçin ajaýyp derejedir. Epitaksial gatlagyň lehim konsentrasiýasy egrisi diametriň ugry boýunça "W" görnüşinde paýlanylýar, bu esasan gorizontal gyzgyn diwar epitaksial pejiniň akym meýdany bilen kesgitlenýär, sebäbi gorizontal howa akymy epitaksial ösüş pejiniň howa akymynyň ugry howa giriş ujundan (ýokarky akymdan) we aşaky ujundan laminar usulda waferiň ýüzünden akýar; uglerod çeşmesiniň (C2H4) "ýol boýunça azalma" tizligi kremniý çeşmesiniň (TCS) tizliginden ýokary bolany üçin, plastinka aýlananda, plastinkanyň ýüzündäki hakyky C/Si gyradan merkeze tarap kem-kemden azalýar (merkezdäki uglerod çeşmesi az), C we N-iň "bäsdeşlik pozisiýasy teoriýasyna" görä, plastinkanyň merkezindäki goşujy konsentrasiýasy gyra tarap kem-kemden azalýar, ajaýyp konsentrasiýa deňligini gazanmak üçin, merkezden gyra tarap goşujy konsentrasiýasynyň azalmagyny haýallaşdyrmak üçin gyra N2 epitaksial prosesde kompensasiýa hökmünde goşulýar, şonuň üçin soňky goşujy konsentrasiýa egrisi "W" görnüşini görkezýär.
2.3 Epitaksial gatlak kemçilikleri
Galyňlykdan we doping konsentrasiýasyndan başga-da, epitaksial gatlak kemçilikleriniň gözegçiliginiň derejesi epitaksial waferleriň hilini ölçemegiň esasy parametri we epitaksial enjamlaryň proses ukybynyň möhüm görkezijisidir. SBD we MOSFET kemçilikler üçin dürli talaplara eýe bolsa-da, düşüş kemçilikleri, üçburçluk kemçilikleri, kök kemçilikleri, kometa kemçilikleri we ş.m. ýaly has aýdyň ýüz morfologiýa kemçilikleri SBD we MOSFET enjamlarynyň öldüriji kemçilikleri hökmünde kesgitlenýär. Bu kemçilikleri öz içine alýan çipleriň näsazlyk ähtimallygy ýokary, şonuň üçin öldüriji kemçilikleriň sanyny gözegçilikde saklamak çipleriň önümçiligini ýokarlandyrmak we çykdajylary azaltmak üçin örän möhümdir. 5-nji suratda 150 mm we 200 mm SiC epitaksial waferleriň öldüriji kemçilikleriniň paýlanyşy görkezilýär. C/Si gatnaşygynda aýdyň deňagramlylyk bolmadyk ýagdaýynda, kök kemçilikleri we kometa kemçilikleri esasan aradan aýrylyp bilner, düşüş kemçilikleri we üçburçluk kemçilikleri bolsa epitaksial enjamlaryň işlemegi wagtynda arassaçylyk gözegçiligi, reaksiýa kamerasyndaky grafit bölekleriniň hapaçylyk derejesi we substratyň hili bilen baglanyşyklydyr. 2-nji tablisadan 150 mm we 200 mm epitaksial waferleriň öldüriji kemçilik dykyzlygynyň 0,3 bölejik/sm2 aralygynda gözegçilik edilip bilinýändigini görmek bolýar, bu bolsa şol bir enjam üçin ajaýyp derejedir. 150 mm epitaksial waferiň ölüm howply kemçilik dykyzlygynyň gözegçilik derejesi 200 mm epitaksial waferden has gowy. Sebäbi 150 mm substrat taýýarlamak prosesi 200 mm-den has kämil, substratyň hili has gowy we 150 mm grafit reaksiýa kamerasynyň hapaçylyk gözegçilik derejesi has gowy.
2.4 Epitaksial plastinkanyň ýüzüniň gödekligi
6-njy suratda 150 mm we 200 mm SiC epitaksial plitalarynyň ýüzüniň AFM suratlary görkezilýär. Suratdan 150 mm we 200 mm epitaksial plitalarynyň ýüzüniň orta kwadrat gödekligi Ra degişlilikde 0,129 nm we 0,113 nm bolandygy we epitaksial gatlagyň ýüzüniň makro basgançakly agregasiýa hadysasy bolmazdan tekizdigi görünýär. Bu hadysa epitaksial gatlagyň ösüşiniň tutuş epitaksial prosesde hemişe basgançakly ösüş režimini saklaýandygyny we basgançakly agregasiýanyň bolmaýandygyny görkezýär. Optimallaşdyrylan epitaksial ösüş prosesini ulanmak arkaly 150 mm we 200 mm pes burçly substratlarda tekiz epitaksial gatlaklary alyp boljakdygyny görmek bolýar.
3 Netije
150 mm we 200 mm 4H-SiC birmeňzeş epitaksial waferler öz-özünden işlenip düzülen 200 mm SiC epitaksial ösüş enjamlaryny ulanyp, öý substratlarynda üstünlikli taýýarlanyldy we 150 mm we 200 mm üçin laýyk gelýän birmeňzeş epitaksial proses işlenip düzüldi. Epitaksial ösüş tizligi sagatda 60 μm-den ýokary bolup biler. Ýokary tizlikli epitaksial talabyna laýyk gelýän mahaly, epitaksial waferleriň hili ajaýyp. 150 mm we 200 mm SiC epitaksial waferleriň galyňlygynyň birmeňzeşligini 1,5% aralygynda, konsentrasiýanyň birmeňzeşligini 3% -den az, ölüm howply kemçilikleriň dykyzlygy 0,3 bölejik/sm2-den az we epitaksial ýüzüniň gödekliginiň orta kwadrat Ra-sy 0,15 nm-den az. Epitaksial waferleriň esasy proses görkezijileri senagatda ösen derejede.
Çeşme: Elektron senagatynyň ýörite enjamlary
Awtory: Sie Tianle, Li Ping, Yuu Yuu, Gong Siaoliang, Ba Sai, Çen Guin, Wan Şengqiang
(Hytaýyň Elektronika Tehnologiýa Toparynyň Korporasiýasynyň 48-nji Ylmy-barlag Instituty, Çanşa, Hunan 410111)
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 4-nji sentýabry