2 Эксперименталь нәтиҗәләр һәм фикер алышу
2.1Эпитаксиаль катламкалынлык һәм бер төрлелек
Эпитаксиаль катлам калынлыгы, легирлау концентрациясе һәм бердәмлеге эпитаксиаль пластиналарның сыйфатын бәяләү өчен төп күрсәткечләрнең берсе булып тора. Төгәл контрольдә тотыла торган калынлык, легирлау концентрациясе һәм пластина эчендәге бердәмлек аларның эшләвен һәм тотрыклылыгын тәэмин итүнең төп ачкычы булып тора.SiC көч җайланмалары, һәм эпитаксиаль катлам калынлыгы һәм легирлау концентрациясенең бердәмлеге дә эпитаксиаль җиһазларның процесс мөмкинлекләрен үлчәү өчен мөһим нигезләр булып тора.
3 нче рәсемдә 150 мм һәм 200 мм калынлыкның бердәмлеге һәм таралу кәкресе күрсәтелгән.SiC эпитаксиаль пластиналарыРәсемнән күренгәнчә, эпитаксиаль катлам калынлыгы бүленеш кәкресе пластинаның үзәк ноктасы тирәсендә симметрик. Эпитаксиаль процесс вакыты 600 с, 150 мм эпитаксиаль пластинаның уртача эпитаксиаль катлам калынлыгы 10,89 мкм, ә калынлыкның бердәмлеге 1,05%. Исәпләү буенча, эпитаксиаль үсеш тизлеге сәгатенә 65,3 мкм тәшкил итә, бу типик тиз эпитаксиаль процесс дәрәҗәсе. Шул ук эпитаксиаль процесс вакыты астында, 200 мм эпитаксиаль пластинаның эпитаксиаль катлам калынлыгы 10,10 мкм, калынлыкның бердәмлеге 1,36% эчендә, ә гомуми үсеш тизлеге сәгатенә 60,60 мкм тәшкил итә, бу 150 мм эпитаксиаль үсеш тизлегеннән бераз түбәнрәк. Чөнки кремний һәм углерод чыганагы реакция камерасының өске агымыннан пластина өслеге аша реакция камерасының аскы агымына агып барганда, юлда ачык югалтулар була, һәм 200 мм пластина мәйданы 150 мм мәйданнан зуррак. Газ 200 мм пластина өслеге аша озынрак арага ага, һәм юлда кулланылган чыганак газы күбрәк була. Пластинка әйләнеп торган очракта, эпитаксиаль катламның гомуми калынлыгы нечкәрәк була, шуңа күрә үсеш тизлеге акрынрак була. Гомумән алганда, 150 мм һәм 200 мм эпитаксиаль пластиналарның калынлык бердәмлеге бик яхшы, һәм җиһазларның процесс мөмкинлекләре югары сыйфатлы җайланмалар таләпләренә туры килә ала.
2.2 Эпитаксиаль катламның легирлау концентрациясе һәм бердәмлеге
4 нче рәсемдә 150 мм һәм 200 мм легирлау концентрациясенең бердәмлеге һәм кәкре таралышы күрсәтелгән.SiC эпитаксиаль пластиналарыРәсемнән күренгәнчә, эпитаксиаль пластинадагы концентрация бүленеше пластина үзәгенә карата ачык симметриягә ия. 150 мм һәм 200 мм эпитаксиаль катламнарның легирлау концентрациясе бердәмлеге 2,80% һәм 2,66% тәшкил итә, аны 3% эчендә контрольдә тотарга мөмкин, бу охшаш халыкара җиһазлар өчен бик яхшы дәрәҗә. Эпитаксиаль катламның легирлау концентрациясе кәкресе диаметр юнәлеше буенча "W" формасында таралган, ул нигездә горизонталь кайнар стеналы эпитаксиаль мичнең агым кыры белән билгеләнә, чөнки горизонталь һава агымы эпитаксиаль үсү миченең һава агымы юнәлеше һава керү очыннан (өскә агым) һәм аскы очтан пластина өслеге аша ламинар рәвештә ага; чөнки углерод чыганагының (C2H4) "юл буена бетү" тизлеге кремний чыганагына (TCS) караганда югарырак, пластина әйләнгәндә, пластина өслегендәге чын C/Si кырыйдан үзәккә таба әкренләп кими (үзәктәге углерод чыганагы азрак), C һәм N "көндәшлек позициясе теориясе" буенча, пластина үзәгендәге легирлау концентрациясе кырыйга таба әкренләп кими, бик яхшы концентрация бердәмлегенә ирешү өчен, эпитаксиаль процесс вакытында компенсация буларак N2 кырые өстәлә, үзәктән кырыйга легирлау концентрациясенең кимүен әкренәйтә, шулай итеп, соңгы легирлау концентрациясе кәкресе "W" формасын күрсәтә.
2.3 Эпитаксиаль катлам кимчелекләре
Калынлык һәм легирлау концентрациясеннән тыш, эпитаксиаль катлам җитешсезлеген контрольдә тоту дәрәҗәсе дә эпитаксиаль пластиналарның сыйфатын үлчәү өчен төп параметр һәм эпитаксиаль җиһазларның процесс мөмкинлекләренең мөһим күрсәткече булып тора. SBD һәм MOSFET җитешсезлекләргә карата төрле таләпләр куйса да, төшү җитешсезлекләре, өчпочмак җитешсезлекләре, кишер җитешсезлекләре, комета җитешсезлекләре һ.б. кебек ачык күренүче өслек морфологиясе җитешсезлекләре SBD һәм MOSFET җайланмаларының үтергеч җитешсезлекләре буларак билгеләнә. Бу җитешсезлекләрне үз эченә алган чипларның эшләмәү ихтималы югары, шуңа күрә үтергеч җитешсезлекләр санын контрольдә тоту чип чыгышын яхшырту һәм чыгымнарны киметү өчен бик мөһим. 5 нче рәсемдә 150 мм һәм 200 мм SiC эпитаксиаль пластиналарның үтергеч җитешсезлекләренең бүленеше күрсәтелгән. C/Si нисбәтендә ачык дисбаланс булмаган очракта, кишер җитешсезлекләре һәм комета җитешсезлекләрен нигездә бетерергә мөмкин, ә төшү җитешсезлекләре һәм өчпочмак җитешсезлекләре эпитаксиаль җиһазларны эшләү вакытында чисталыкны контрольдә тоту, реакция камерасындагы графит өлешләренең катнашма дәрәҗәсе һәм субстрат сыйфаты белән бәйле. 2 нче таблицадан күренгәнчә, 150 мм һәм 200 мм эпитаксиаль пластиналарның үтергеч җитешсезлек тыгызлыгын 0,3 кисәкчә/см2 эчендә контрольдә тотарга мөмкин, бу шул ук төр җиһазлар өчен бик яхшы дәрәҗә. 150 мм эпитаксиаль пластинаның үлемгә китерә торган җитешсезлек тыгызлыгын контрольдә тоту дәрәҗәсе 200 мм эпитаксиаль пластинаныкына караганда яхшырак. Чөнки 150 мм субстрат әзерләү процессы 200 мм пластинаныкына караганда өлгергәнрәк, субстрат сыйфаты яхшырак, һәм 150 мм графит реакция камерасының катнашма контроль дәрәҗәсе яхшырак.
2.4 Эпитаксиаль пластина өслегенең тигезсезлеге
6 нчы рәсемдә 150 мм һәм 200 мм SiC эпитаксиаль пластиналар өслегенең AFM рәсемнәре күрсәтелгән. Рәсемнән күренгәнчә, 150 мм һәм 200 мм эпитаксиаль пластиналарның өслек тамырының уртача квадрат тигезлеге Ra 0,129 нм һәм 0,113 нм тәшкил итә, һәм эпитаксиаль катлам өслеге макробаскыч агрегация күренеше булмаганда шома. Бу күренеш эпитаксиаль катлам үсешенең эпитаксиаль процесс дәвамында һәрвакыт баскыч агымы үсеш режимын саклавын һәм баскыч агрегациясе булмавын күрсәтә. Оптимальләштерелгән эпитаксиаль үсеш процессын кулланып, 150 мм һәм 200 мм түбән почмаклы субстратларда шома эпитаксиаль катламнар алырга мөмкин.
3 Йомгак
150 мм һәм 200 мм 4H-SiC гомоген эпитаксиаль пластиналар үз-үзен эшләтеп чыгарган 200 мм SiC эпитаксиаль үстерү җиһазларын кулланып, көнкүреш субстратларында уңышлы әзерләнде, һәм 150 мм һәм 200 мм өчен яраклы гомоген эпитаксиаль процесс эшләнде. Эпитаксиаль үсеш тизлеге 60 мкм/сәг. тан артык булырга мөмкин. Югары тизлекле эпитаксиаль таләбен канәгатьләндергәндә, эпитаксиаль пластина сыйфаты бик яхшы. 150 мм һәм 200 мм SiC эпитаксиаль пластиналарның калынлык бердәмлеген 1,5% эчендә контрольдә тотарга мөмкин, концентрация бердәмлеге 3% тан кимрәк, үлемгә китерә торган кимчелек тыгызлыгы 0,3 кисәкчә/см2 тан кимрәк, ә эпитаксиаль өслек тупаслыгының уртача квадрат тамыр Ra 0,15 нм тан кимрәк. Эпитаксиаль пластиналарның төп процесс күрсәткечләре сәнәгатьтә алдынгы дәрәҗәдә.
Чыганак: Электроника сәнәгатенең махсус җиһазлары
Автор: Си Тянль, Ли Пинг, Ян Yu, Гонг Сяолян, Ба Сай, Чен Гукин, Ван Шэнцян
(Кытай электроника технологияләре төркеме корпорациясенең 48 нче тикшеренү институты, Чанша, Хунань 410111)
Бастырылган вакыты: 2024 елның 4 сентябре