2 Eksperimental natijalar va muhokama
2.1Epitaksial qatlamqalinligi va bir xilligi
Epitaksial qatlam qalinligi, qo'shimcha konsentratsiyasi va bir xillik epitaksial plastinkalar sifatini baholashning asosiy ko'rsatkichlaridan biridir. Plitalar ichidagi aniq boshqariladigan qalinlik, qo'shimcha konsentratsiyasi va bir xillik ularning ishlashi va izchilligini ta'minlashning kalitidir.SiC quvvat qurilmalari, va epitaksial qatlam qalinligi va qo'shimchalar konsentratsiyasining bir xilligi ham epitaksial uskunalarning jarayon qobiliyatini o'lchash uchun muhim asoslar hisoblanadi.
3-rasmda 150 mm va 200 mm qalinlik bir xilligi va taqsimot egri chizig'i ko'rsatilgan.SiC epitaksial plitalariRasmdan ko'rinib turibdiki, epitaksial qatlam qalinligining taqsimlanish egri chizig'i plastinkaning markaziy nuqtasiga nisbatan nosimmetrikdir. Epitaksial jarayon vaqti 600s, 150 mm epitaksial plastinkaning o'rtacha epitaksial qatlam qalinligi 10,89 um va qalinlikning bir xilligi 1,05%. Hisoblash bo'yicha, epitaksial o'sish tezligi 65,3 um/soatni tashkil etadi, bu odatdagi tez epitaksial jarayon darajasidir. Xuddi shu epitaksial jarayon vaqtida 200 mm epitaksial plastinkaning epitaksial qatlam qalinligi 10,10 um, qalinlikning bir xilligi 1,36% atrofida va umumiy o'sish tezligi 60,60 um/soatni tashkil etadi, bu 150 mm epitaksial o'sish tezligidan biroz pastroq. Buning sababi, kremniy manbai va uglerod manbai reaksiya kamerasining yuqori oqimidan plastinka yuzasi orqali reaksiya kamerasining pastki oqimiga oqib o'tganda va 200 mm plastinka maydoni 150 mm dan kattaroq bo'lganda, yo'l davomida aniq yo'qotishlar mavjud. Gaz 200 mm plastinka yuzasidan uzoqroq masofaga oqadi va yo'l davomida iste'mol qilinadigan manba gazi ko'proq bo'ladi. Agar plastinka aylanib tursa, epitaksial qatlamning umumiy qalinligi yupqaroq bo'ladi, shuning uchun o'sish tezligi sekinroq bo'ladi. Umuman olganda, 150 mm va 200 mm epitaksial plastinkalarning qalinlik bir xilligi juda yaxshi va uskunaning jarayon qobiliyati yuqori sifatli qurilmalar talablariga javob berishi mumkin.
2.2 Epitaksial qatlamning qo'shilish konsentratsiyasi va bir xilligi
4-rasmda 150 mm va 200 mm ning qo'shimcha konsentratsiyasining bir xilligi va egri chiziqli taqsimoti ko'rsatilgan.SiC epitaksial plitalariRasmdan ko'rinib turibdiki, epitaksial plastinkadagi konsentratsiya taqsimoti egri chizig'i plastinka markaziga nisbatan aniq simmetriyaga ega. 150 mm va 200 mm epitaksial qatlamlarning qo'shilish konsentratsiyasining bir xilligi mos ravishda 2,80% va 2,66% ni tashkil qiladi, bu 3% ichida boshqarilishi mumkin, bu shunga o'xshash xalqaro uskunalar uchun ajoyib darajadir. Epitaksial qatlamning qo'shilish konsentratsiyasi egri chizig'i diametr yo'nalishi bo'ylab "W" shaklida taqsimlangan, bu asosan gorizontal issiq devorli epitaksial pechning oqim maydoni bilan belgilanadi, chunki gorizontal havo oqimi epitaksial o'sish pechining havo oqimi yo'nalishi havo kirish uchidan (yuqoriga) va pastki uchidan plastinka yuzasi orqali laminar tarzda oqib chiqadi; chunki uglerod manbasining (C2H4) "yo'l davomida kamayib ketish" tezligi kremniy manbasini (TCS)kidan yuqori, plastinka aylanganda, plastinka yuzasidagi haqiqiy C/Si chekkadan markazga qarab asta-sekin kamayadi (markazdagi uglerod manbai kamroq), C va N ning "raqobatbardosh pozitsiya nazariyasi" ga ko'ra, plastinka markazidagi qo'shimcha konsentratsiyasi chekkaga qarab asta-sekin kamayadi, ajoyib konsentratsiya bir xilligiga erishish uchun epitaksial jarayon davomida markazdan chetga qo'shimcha konsentratsiyasining pasayishini sekinlashtirish uchun N2 chekkasi kompensatsiya sifatida qo'shiladi, shunda yakuniy qo'shimcha konsentratsiyasi egri chizig'i "W" shaklini ko'rsatadi.
2.3 Epitaksial qatlam nuqsonlari
Qalinligi va qo'shimcha konsentratsiyasidan tashqari, epitaksial qatlam nuqsonlarini nazorat qilish darajasi ham epitaksial plastinkalar sifatini o'lchash uchun asosiy parametr va epitaksial uskunalarning jarayon qobiliyatining muhim ko'rsatkichidir. SBD va MOSFET nuqsonlar uchun turli talablarga ega bo'lsa-da, tushish nuqsonlari, uchburchak nuqsonlari, sabzi nuqsonlari, kometa nuqsonlari va boshqalar kabi aniqroq sirt morfologiyasi nuqsonlari SBD va MOSFET qurilmalarining halokatli nuqsonlari sifatida belgilanadi. Ushbu nuqsonlarni o'z ichiga olgan chiplarning ishdan chiqish ehtimoli yuqori, shuning uchun chip hosildorligini oshirish va xarajatlarni kamaytirish uchun halokatli nuqsonlar sonini nazorat qilish juda muhimdir. 5-rasmda 150 mm va 200 mm SiC epitaksial plastinkalarning halokatli nuqsonlarining taqsimlanishi ko'rsatilgan. C/Si nisbatida aniq nomutanosiblik bo'lmasa, sabzi nuqsonlari va kometa nuqsonlari asosan bartaraf etilishi mumkin, tushish nuqsonlari va uchburchak nuqsonlari esa epitaksial uskunalarning ishlashi paytida tozalikni nazorat qilish, reaksiya kamerasidagi grafit qismlarining nopoklik darajasi va substrat sifati bilan bog'liq. 2-jadvaldan ko'rinib turibdiki, 150 mm va 200 mm epitaksial plastinkalarning halokatli nuqson zichligi 0,3 zarracha/sm2 ichida nazorat qilinishi mumkin, bu bir xil turdagi uskunalar uchun juda yaxshi darajadir. 150 mm epitaksial plastinkaning halokatli nuqson zichligini boshqarish darajasi 200 mm epitaksial plastinkaga qaraganda yaxshiroq. Buning sababi, 150 mm substrat tayyorlash jarayoni 200 mm ga qaraganda ancha rivojlangan, substrat sifati yaxshiroq va 150 mm grafit reaksiya kamerasining aralashmalarni boshqarish darajasi yaxshiroq.
2.4 Epitaksial plastinka yuzasining pürüzlülüğü
6-rasmda 150 mm va 200 mm SiC epitaksial plitalarining yuzasining AFM tasvirlari ko'rsatilgan. Rasmdan ko'rinib turibdiki, 150 mm va 200 mm epitaksial plitalarning sirt ildizining o'rtacha kvadrat pürüzlülüğü Ra mos ravishda 0,129 nm va 0,113 nm ni tashkil qiladi va epitaksial qatlam yuzasi aniq makro-bosqichli agregatsiya hodisasisiz silliqdir. Bu hodisa shuni ko'rsatadiki, epitaksial qatlamning o'sishi butun epitaksial jarayon davomida har doim bosqichma-bosqich o'sish rejimini saqlab turadi va hech qanday bosqichma-bosqich agregatsiya sodir bo'lmaydi. Ko'rinib turibdiki, optimallashtirilgan epitaksial o'sish jarayonidan foydalanib, 150 mm va 200 mm past burchakli substratlarda silliq epitaksial qatlamlarni olish mumkin.
3 Xulosa
150 mm va 200 mm 4H-SiC bir hil epitaksial plastinkalar o'z-o'zidan ishlab chiqilgan 200 mm SiC epitaksial o'sish uskunasi yordamida maishiy substratlarda muvaffaqiyatli tayyorlandi va 150 mm va 200 mm uchun mos keladigan bir hil epitaksial jarayon ishlab chiqildi. Epitaksial o'sish tezligi 60 mkm/soat dan yuqori bo'lishi mumkin. Yuqori tezlikdagi epitaksial talabga javob bergan holda, epitaksial plastinka sifati a'lo darajada. 150 mm va 200 mm SiC epitaksial plastinkalarining qalinlik bir xilligini 1,5% ichida boshqarish mumkin, konsentratsiya bir xilligi 3% dan kam, halokatli nuqson zichligi 0,3 zarracha/sm2 dan kam va epitaksial sirt pürüzlülüğünün o'rtacha kvadrat ildizi Ra 0,15 nm dan kam. Epitaksial plastinkalarning asosiy jarayon ko'rsatkichlari sanoatda ilg'or darajada.
Manba: Elektron sanoat maxsus uskunalari
Muallif: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(Xitoy Elektron Texnologiyalari Guruhi Korporatsiyasining 48-tadqiqot instituti, Changsha, Hunan 410111)
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 4-sentabr