2 Eksperimentele resultate en bespreking
2.1Epitaksiale laagdikte en eenvormigheid
Epitaksiale laagdikte, dopingkonsentrasie en eenvormigheid is een van die kernaanwysers vir die beoordeling van die kwaliteit van epitaksiale wafers. Akkuraat beheerbare dikte, dopingkonsentrasie en eenvormigheid binne die wafer is die sleutel tot die versekering van die werkverrigting en konsekwentheid vanSiC krag toestelle, en epitaksiale laagdikte en dopingkonsentrasie-uniformiteit is ook belangrike basisse vir die meting van die prosesvermoë van epitaksiale toerusting.
Figuur 3 toon die dikte-uniformiteit en verspreidingskurwe van 150 mm en 200 mmSiC epitaksiale wafers. Dit kan uit die figuur gesien word dat die epitaksiale laagdikteverspreidingskurwe simmetries om die middelpunt van die wafer is. Die epitaksiale prosestyd is 600s, die gemiddelde epitaksiale laagdikte van die 150mm epitaksiale wafer is 10,89 um, en die dikte-uniformiteit is 1,05%. Deur berekening is die epitaksiale groeitempo 65.3 um/h, wat 'n tipiese vinnige epitaksiale prosesvlak is. Onder dieselfde epitaksiale prosestyd is die epitaksiale laagdikte van die 200 mm epitaksiale wafel 10,10 um, die dikte-uniformiteit is binne 1,36%, en die algehele groeitempo is 60,60 um/h, wat effens laer is as die 150 mm epitaksiale groei. koers. Dit is omdat daar duidelike verlies langs die pad is wanneer die silikonbron en koolstofbron van die stroomop van die reaksiekamer deur die wafeloppervlak na die stroomafwaarts van die reaksiekamer vloei, en die 200 mm wafer area groter as die 150 mm is. Die gas vloei vir 'n langer afstand deur die oppervlak van die 200 mm wafer, en die brongas wat langs die pad verbruik word, is meer. Onder die voorwaarde dat die wafel aanhou roteer, is die algehele dikte van die epitaksiale laag dunner, dus is die groeitempo stadiger. Oor die algemeen is die dikte-uniformiteit van 150 mm en 200 mm epitaksiale wafers uitstekend, en die prosesvermoë van die toerusting kan voldoen aan die vereistes van hoë gehalte toestelle.
2.2 Epitaksiale laag doping konsentrasie en eenvormigheid
Figuur 4 toon die dopingkonsentrasie-uniformiteit en kurweverspreiding van 150 mm en 200 mmSiC epitaksiale wafers. Soos uit die figuur gesien kan word, het die konsentrasieverspreidingskurwe op die epitaksiale wafer duidelike simmetrie relatief tot die middel van die wafer. Die dopingkonsentrasie-uniformiteit van die 150 mm en 200 mm epitaksiale lae is onderskeidelik 2,80% en 2,66%, wat binne 3% beheer kan word, wat 'n uitstekende vlak is vir soortgelyke internasionale toerusting. Die dopingkonsentrasiekurwe van die epitaksiale laag word in 'n "W"-vorm langs die deursnee-rigting versprei, wat hoofsaaklik bepaal word deur die vloeiveld van die horisontale warmwand-epitaksiale oond, omdat die lugvloeirigting van die horisontale lugvloei-epitaksiale groei-oond vanaf die luginlaatkant (stroomop) en vloei uit die stroomafkant op 'n laminêre wyse deur die wafeloppervlak; omdat die "langs-die-pad-uitputting"-tempo van die koolstofbron (C2H4) hoër is as dié van die silikonbron (TCS), wanneer die wafer roteer, verminder die werklike C/Si op die wafeloppervlak geleidelik vanaf die rand na die middel (die koolstofbron in die middel is minder), volgens die "mededingende posisie teorie" van C en N, verminder die dopingkonsentrasie in die middel van die wafer geleidelik na die rand toe, in ten einde uitstekende konsentrasie-uniformiteit te verkry, word die rand N2 bygevoeg as kompensasie tydens die epitaksiale proses om die afname in dopingkonsentrasie vanaf die middel na die rand te vertraag, sodat die finale dopingkonsentrasiekurwe 'n "W"-vorm vertoon.
2.3 Epitaksiale laagdefekte
Benewens dikte en dopingkonsentrasie, is die vlak van epitaksiale laagdefekbeheer ook 'n kernparameter vir die meting van die kwaliteit van epitaksiale wafers en 'n belangrike aanduiding van die prosesvermoë van epitaksiale toerusting. Alhoewel SBD en MOSFET verskillende vereistes vir defekte het, word die meer ooglopende oppervlakmorfologie-defekte soos druppeldefekte, driehoekdefekte, worteldefekte, komeet-defekte, ens. gedefinieer as dodelike defekte van SBD- en MOSFET-toestelle. Die waarskynlikheid van mislukking van skyfies wat hierdie defekte bevat, is hoog, so die beheer van die aantal dodelike defekte is uiters belangrik vir die verbetering van skyfie-opbrengs en die vermindering van koste. Figuur 5 toon die verspreiding van doderdefekte van 150 mm en 200 mm SiC epitaksiale wafers. Onder die voorwaarde dat daar geen ooglopende wanbalans in die C/Si-verhouding is nie, kan worteldefekte en komeetdefekte basies uitgeskakel word, terwyl druppeldefekte en driehoekdefekte verband hou met die netheidbeheer tydens die werking van epitaksiale toerusting, die onsuiwerheidsvlak van grafiet dele in die reaksiekamer, en die kwaliteit van die substraat. Uit Tabel 2 kan gesien word dat die moordende defekdigtheid van 150 mm en 200 mm epitaksiale wafers binne 0.3 partikels/cm2 beheer kan word, wat 'n uitstekende vlak vir dieselfde tipe toerusting is. Die fatale defekdigtheidbeheervlak van 150 mm epitaksiale wafer is beter as dié van 200 mm epitaksiale wafer. Dit is omdat die substraatvoorbereidingsproses van 150 mm meer volwasse is as dié van 200 mm, die substraatkwaliteit beter is, en die onsuiwerheidsbeheervlak van 150 mm grafietreaksiekamer beter is.
2.4 Epitaksiale wafeloppervlakruwheid
Figuur 6 toon die AFM-beelde van die oppervlak van 150 mm en 200 mm SiC epitaksiale wafers. Dit kan uit die figuur gesien word dat die oppervlakwortel gemiddelde vierkante grofheid Ra van 150 mm en 200 mm epitaksiale wafers onderskeidelik 0.129 nm en 0.113 nm is, en die oppervlak van die epitaksiale laag is glad sonder ooglopende makro-stap aggregasie verskynsel. Hierdie verskynsel toon dat die groei van die epitaksiale laag altyd die stapvloeigroeimodus handhaaf gedurende die hele epitaksiale proses, en geen stapaggregasie vind plaas nie. Dit kan gesien word dat deur die geoptimaliseerde epitaksiale groeiproses te gebruik, gladde epitaksiale lae op 150 mm en 200 mm laehoek substrate verkry kan word.
3 Gevolgtrekking
Die 150 mm en 200 mm 4H-SiC homogene epitaksiale wafers is suksesvol voorberei op huishoudelike substrate met behulp van die selfontwikkelde 200 mm SiC epitaksiale groeitoerusting, en die homogene epitaksiale proses geskik vir 150 mm en 200 mm is ontwikkel. Die epitaksiale groeitempo kan groter as 60 μm/h wees. Terwyl voldoen aan die hoë-spoed epitaksie vereiste, die epitaksiale wafer kwaliteit is uitstekend. Die dikte-uniformiteit van die 150 mm en 200 mm SiC epitaksiale wafers kan binne 1,5% beheer word, die konsentrasie-uniformiteit is minder as 3%, die fatale defekdigtheid is minder as 0,3 partikels/cm2, en die epitaksiale oppervlakruwheid wortel gemiddelde vierkant Ra is minder as 0,15 nm. Die kernprosesaanwysers van die epitaksiale wafers is op die gevorderde vlak in die industrie.
Bron: Elektroniese industrie spesiale toerusting
Skrywer: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Changsha, Hunan 410111)
Postyd: Sep-04-2024