በአሁኑ ጊዜ የሲሲ ኢንዱስትሪ ከ150 ሚሜ (6 ኢንች) ወደ 200 ሚሜ (8 ኢንች) እየተሸጋገረ ነው። በኢንዱስትሪው ውስጥ ትልቅ መጠን ያለው ከፍተኛ ጥራት ያለው የሲሲ ሆሞኢፒታክሲያል ቫፈር አስቸኳይ ፍላጎትን ለማሟላት 150 ሚሜ እና 200 ሚሜ4H-Sic homoepitaxial wafersበተናጥል የተሰራውን 200ሚ.ሜ የሲሲ ኤፒታክሲያል እድገት መሳሪያዎችን በመጠቀም በሀገር ውስጥ ንጣፎች ላይ በተሳካ ሁኔታ ተዘጋጅቷል። ለ 150 ሚሜ እና 200 ሚሜ ተስማሚ የሆነ የሆሞኢፒታክሲያል ሂደት ተዘጋጅቷል, በዚህ ጊዜ የኤፒታክሲያል እድገቱ ከ 60um / ሰ በላይ ሊሆን ይችላል. ከፍተኛ ፍጥነት ያለው ኤፒታክሲን በሚያሟሉበት ጊዜ የኤፒታክሲያል ዋፈር ጥራት በጣም ጥሩ ነው። የ 150 ሚሜ እና 200 ሚሜ ውፍረት ተመሳሳይነትSiC epitaxial wafersበ 1.5% ውስጥ ቁጥጥር ሊደረግበት ይችላል ፣ የማጎሪያው ተመሳሳይነት ከ 3% በታች ነው ፣ ገዳይ ጉድለት እፍጋቱ ከ 0.3 ቅንጣቶች / ሴሜ 2 ያነሰ ነው ፣ እና የኤፒታክሲያል ላዩን ሻካራነት ሥር ማለት ካሬ ራ ከ 0.15 nm በታች ነው ፣ እና ሁሉም ዋና የሂደቱ አመልካቾች እዚህ አሉ። የኢንዱስትሪው የላቀ ደረጃ.
ሲሊኮን ካርቦይድ (ሲሲ)የሶስተኛው ትውልድ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች ተወካዮች አንዱ ነው. ከፍተኛ የብልሽት የመስክ ጥንካሬ፣ ምርጥ የሙቀት መቆጣጠሪያ፣ ትልቅ የኤሌክትሮን ሙሌት ተንሳፋፊ ፍጥነት እና ጠንካራ የጨረር መከላከያ ባህሪያት አሉት። የኃይል መሣሪያዎችን የኃይል ማቀነባበሪያ አቅም በከፍተኛ ሁኔታ አስፋፍቷል እና ለቀጣዩ ትውልድ የኃይል ኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች ከፍተኛ ኃይል, አነስተኛ መጠን, ከፍተኛ ሙቀት, ከፍተኛ የጨረር እና ሌሎች አስቸጋሪ ሁኔታዎች ላላቸው መሳሪያዎች የአገልግሎት መስፈርቶችን ማሟላት ይችላል. ቦታን ይቀንሳል, የኃይል ፍጆታን ይቀንሳል እና የማቀዝቀዣ መስፈርቶችን ይቀንሳል. በአዳዲስ የኢነርጂ ተሽከርካሪዎች፣ በባቡር ትራንስፖርት፣ በስማርት ፍርግርግ እና በሌሎች መስኮች ላይ አብዮታዊ ለውጦችን አምጥቷል። ስለዚህ, የሲሊኮን ካርቦዳይድ ሴሚኮንዳክተሮች ቀጣዩን ከፍተኛ ኃይል ያለው የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን የሚመራ እንደ ተስማሚ ቁሳቁስ እውቅና አግኝተዋል. በቅርብ ዓመታት ውስጥ የሶስተኛው ትውልድ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ልማት ብሔራዊ ፖሊሲ ድጋፍ ምስጋና ይግባውና የ 150 ሚሜ ሲሲ መሣሪያ ኢንዱስትሪ ስርዓት ምርምር እና ልማት በቻይና ውስጥ በመሰረቱ ተጠናቅቋል እና የኢንዱስትሪ ሰንሰለት ደህንነት በመሠረቱ ዋስትና ተሰጥቶታል. ስለዚህ የኢንዱስትሪው ትኩረት ቀስ በቀስ ወደ ወጪ ቁጥጥር እና ቅልጥፍና መሻሻል ተሸጋግሯል። በሰንጠረዥ 1 ላይ እንደሚታየው ከ 150 ሚሊ ሜትር ጋር ሲነጻጸር 200 ሚሜ ሲሲ ከፍ ያለ የጠርዝ አጠቃቀም መጠን ያለው ሲሆን የነጠላ ዋፈር ቺፖችን ውጤት በ 1.8 ጊዜ ያህል ሊጨምር ይችላል. ቴክኖሎጂው ከደረሰ በኋላ የአንድ ቺፕ የማምረት ዋጋ በ 30% ሊቀንስ ይችላል. የ200 ሚ.ሜ የቴክኖሎጂ ግኝት "ወጪን ለመቀነስ እና ቅልጥፍናን ለመጨመር" ቀጥተኛ ዘዴ ነው, እና ለአገሬ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ "ትይዩ መሮጥ" ወይም "መምራት" ቁልፍ ነው.
ከሲ መሣሪያ ሂደት የተለየ ፣የሲሲ ሴሚኮንዳክተር ኃይል መሳሪያዎችሁሉም ተዘጋጅተው የሚዘጋጁት በ epitaxial layers እንደ የማዕዘን ድንጋይ ነው። ኤፒታክሲያል ዋፍሮች ለሲሲ ኃይል መሳሪያዎች አስፈላጊ መሠረታዊ ቁሳቁሶች ናቸው. የኤፒታክሲያል ንብርብር ጥራቱ የመሳሪያውን ምርት በቀጥታ የሚወስን ሲሆን ዋጋው 20% የሚሆነውን ቺፕ የማምረት ወጪን ይይዛል. ስለዚህ, ኤፒታክሲያል እድገት በሲሲ ኃይል መሳሪያዎች ውስጥ አስፈላጊው መካከለኛ አገናኝ ነው. የ epitaxial ሂደት ደረጃ የላይኛው ገደብ የሚወሰነው በኤፒታክሲያል መሳሪያዎች ነው. በአሁኑ ጊዜ በቻይና ውስጥ የ 150mm SiC epitaxial መሳሪያዎች የትርጉም ደረጃ በአንጻራዊነት ከፍተኛ ነው, ነገር ግን የ 200 ሚሜ አጠቃላይ አቀማመጥ በተመሳሳይ ጊዜ ከዓለም አቀፍ ደረጃ ኋላ ቀርቷል. ስለዚህ የአገር ውስጥ የሶስተኛ ትውልድ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ልማት ትልቅ መጠን ያለው ከፍተኛ ጥራት ያለው ኤፒታክሲያል ቁሳቁስ ማምረቻ አስቸኳይ ፍላጎቶችን እና ማነቆ ችግሮችን ለመፍታት ይህ ወረቀት በአገሬ በተሳካ ሁኔታ የተገነባውን 200 ሚሜ ሲሲ ኤፒታክሲያል መሳሪያዎችን ያስተዋውቃል ። እና የ epitaxial ሂደትን ያጠናል. የሂደቱን መመዘኛዎች በማመቻቸት እንደ ሂደት ሙቀት ፣ ተሸካሚ ጋዝ ፍሰት መጠን ፣ ሲ / ሲ ሬሾ ፣ ወዘተ ፣ የማጎሪያው ተመሳሳይነት <3% ፣ ውፍረት አለመመጣጠን <1.5% ፣ ሸካራነት ራ <0.2 nm እና ገዳይ ጉድለት ጥግግት <0.3 እህሎች / ሴሜ 2 ከ 150 ሚ.ሜ እና 200 ሚሜ የሲሲ ኤፒታክሲያል ዋይፋዎች በተናጥል የተገነቡ 200 ሚሜ የሲሊኮን ካርቦይድ ኤፒታክሲያል እቶን ይገኛሉ ። የመሳሪያው ሂደት ደረጃ ከፍተኛ ጥራት ያለው የሲሲ ሃይል መሳሪያ ዝግጅት ፍላጎቶችን ሊያሟላ ይችላል.
1 ሙከራ
1.1 የSiC epitaxialሂደት
የ 4H-SiC ሆሞኢፒታክሲያል የእድገት ሂደት በዋናነት 2 ቁልፍ እርምጃዎችን ያጠቃልላል፣ እነሱም በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ የ4H-SiC substrate እና ተመሳሳይ የሆነ የኬሚካል የእንፋሎት ማስቀመጫ ሂደት። የ substrate ውስጥ-መታከክ ዋና ዓላማ wafer polishing, ቀሪ polishing ፈሳሽ, ቅንጣቶች እና ኦክሳይድ ንብርብር በኋላ substrate ያለውን substrate ጉዳት ለማስወገድ ነው, እና መደበኛ የአቶሚክ እርምጃ መዋቅር በ substrate ወለል ላይ ሊፈጠር ይችላል. በቦታው ላይ ማሳከክ ብዙውን ጊዜ በሃይድሮጂን ከባቢ አየር ውስጥ ይከናወናል. በእውነተኛው የሂደቱ መስፈርቶች መሰረት አነስተኛ መጠን ያለው ረዳት ጋዝ እንደ ሃይድሮጂን ክሎራይድ, ፕሮፔን, ኤቲሊን ወይም ሲሊን የመሳሰሉ ሊጨመሩ ይችላሉ. በቦታው ላይ ያለው የሃይድሮጂን ኢክሽን የሙቀት መጠን በአጠቃላይ ከ 1 600 ℃ በላይ ነው, እና የአጸፋው ክፍል ግፊት በአጠቃላይ ከ 2 × 104 ፓ በታች ቁጥጥር ይደረግበታል በሂደቱ ውስጥ.
የንዑስ ፕላስቲኩ ወለል በቦታ ውስጥ ማሳከክ ከተነቃ በኋላ ወደ ከፍተኛ የሙቀት ኬሚካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ ሂደት ውስጥ ይገባል, ማለትም የእድገት ምንጭ (እንደ ኤቲሊን / ፕሮፔን, ቲሲኤስ / ሲላን), የዶፒንግ ምንጭ (n-type doping source ናይትሮጅን). ፣ p-type doping source TMAl) እና እንደ ሃይድሮጂን ክሎራይድ ያሉ ረዳት ጋዞች ወደ ምላሽ ክፍሉ የሚጓጓዙት በትልቅ የአጓጓዥ ጋዝ (በተለምዶ ሃይድሮጂን) ነው። ጋዝ ከፍተኛ ሙቀት ምላሽ ክፍል ውስጥ ምላሽ በኋላ, precursor ክፍል ኬሚካላዊ ምላሽ እና wafer ወለል ላይ adsorbs, እና አንድ-ክሪስታል odnorodnaya 4H-SiC epitaxial ንብርብር የተወሰነ doping ትኩረት, የተወሰነ ውፍረት, እና ከፍተኛ ጥራት ይመሰረታል. ነጠላ-ክሪስታል 4H-SiC substrate እንደ አብነት በመጠቀም substrate ወለል ላይ. ከዓመታት የቴክኒክ ፍለጋ በኋላ፣ 4H-SiC ሆሞኢፒታክሲያል ቴክኖሎጂ በመሠረቱ ብስለት እና በኢንዱስትሪ ምርት ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል። በአለም ላይ በብዛት ጥቅም ላይ የዋለው 4H-SiC ሆሞኢፒታክሲያል ቴክኖሎጂ ሁለት ዓይነተኛ ባህሪያት አሉት።
(1) ከዘንግ ውጪ (ከ<0001> ክሪስታል አይሮፕላን አንጻር፣ ወደ <11-20> ክሪስታል አቅጣጫ) የተቆረጠ substrate እንደ አብነት ፣ ከፍተኛ-ንፅህና ነጠላ-ክሪስታል 4H-SiC ኤፒታክሲያል ንብርብር ከቆሻሻ ውጭ ነው። በደረጃ-ፍሰት የእድገት ሁነታ ላይ ባለው ንጣፍ ላይ ተቀምጧል. ቀደምት የ 4H-SiC ሆሞኢፒታክሲያል እድገት አወንታዊ ክሪስታል ንጣፍ ማለትም <0001> Si አውሮፕላን ለእድገት ተጠቅሟል። በአዎንታዊው ክሪስታል ንጣፍ ወለል ላይ የአቶሚክ እርከኖች እፍጋታቸው ዝቅተኛ እና እርከኖቹ ሰፊ ናቸው። ባለ ሁለት-ልኬት ኒውክሊየሽን እድገት በኤፒታክሲ ሂደት ውስጥ 3C ክሪስታል ሲሲ (3ሲ-ሲሲ) ለመፍጠር ቀላል ነው። ከዘንግ ውጭ በመቁረጥ ፣ ከፍተኛ ጥግግት ፣ ጠባብ የእርከን ስፋት የአቶሚክ ደረጃዎች በ 4H-SiC <0001> substrate ወለል ላይ ሊተዋወቁ ይችላሉ ፣ እና የ adsorbed precursor በገጽታ ስርጭት በአንፃራዊነት ዝቅተኛ የገጽታ ሃይል ወደ አቶሚክ ደረጃ ቦታ መድረስ ይችላል። . በደረጃው ላይ የቅድሚያ አቶም/ሞለኪውላር ቡድን ትስስር አቀማመጥ ልዩ ነው፣ስለዚህ በደረጃ ፍሰት እድገት ሁነታ፣ኤፒታክሲያል ንብርብር በትክክል የሲ-ሲ ድርብ አቶሚክ ንብርብር መደራረብ ቅደም ተከተል ይወርሳል እና አንድ አይነት ክሪስታል ያለው አንድ ክሪስታል ይመሰርታል። ደረጃ እንደ substrate.
(2) ከፍተኛ ፍጥነት ያለው ኤፒታክሲያል እድገት የሚገኘው ክሎሪን የያዘውን የሲሊኮን ምንጭ በማስተዋወቅ ነው። በተለመደው የሲሲ ኬሚካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ ዘዴዎች, silane እና propane (ወይም ኤቲሊን) ዋና የእድገት ምንጮች ናቸው. የዕድገት ምንጭ ፍሰት መጠንን በመጨመር የዕድገት ፍጥነትን በማሳደግ ሂደት ውስጥ የሲሊኮን ክፍል ሚዛናዊነት ከፊል ግፊት እየጨመረ በሄደ መጠን የሲሊኮን ክላስተር በተመሳሳይ የጋዝ ደረጃ ኒውክሊየሽን መፍጠር ቀላል ነው, ይህም የአጠቃቀም ፍጥነትን በእጅጉ ይቀንሳል. የሲሊኮን ምንጭ. የሲሊኮን ክምችቶች መፈጠር የኤፒታክሲያል የእድገት መጠን መሻሻልን በእጅጉ ይገድባል. በተመሳሳይ ጊዜ የሲሊኮን ስብስቦች የእርምጃውን ፍሰት እድገት ሊረብሹ እና ጉድለትን ሊያስከትሉ ይችላሉ. ተመሳሳይነት ያለው የጋዝ ደረጃ ኒውክሊየስን ለማስወገድ እና የኤፒታክሲያል እድገትን ለመጨመር በክሎሪን ላይ የተመሰረቱ የሲሊኮን ምንጮችን ማስተዋወቅ በአሁኑ ጊዜ የ 4H-SiC ኤፒታክሲያል እድገትን ለመጨመር ዋናው ዘዴ ነው.
1.2 200 ሚሜ (8-ኢንች) የሲሲ ኤፒታክሲያል መሳሪያዎች እና የሂደት ሁኔታዎች
በዚህ ጽሑፍ ውስጥ የተገለጹት ሙከራዎች ሁሉም የተካሄዱት በ150/200 ሚሜ (6/8-ኢንች) ተኳሃኝ በሆነ የሞኖሊቲክ አግድም ግድግዳ ላይ ሲሲ ኤፒታክሲያል መሳሪያዎች በ48ኛው የቻይና ኤሌክትሮኒክስ ቴክኖሎጂ ቡድን ኮርፖሬሽን በተዘጋጀው ነው። የኤፒታክሲያል እቶን ሙሉ በሙሉ በራስ ሰር የዋፈር መጫን እና ማራገፍን ይደግፋል። ምስል 1 የ epitaxial መሳሪያዎች ምላሽ ክፍል ውስጣዊ መዋቅር ንድፍ ንድፍ ነው. በስእል 1 ላይ እንደሚታየው የውጨኛው ግድግዳ ምላሽ ክፍል ኳርትዝ ደወል ነው ውሃ-የቀዘቀዘ interlayer, እና ደወሉ ውስጥ ከፍተኛ ሙቀት ምላሽ ክፍል ነው, ይህም አማቂ ማገጃ ካርቦን ተሰማኝ, ከፍተኛ-ንጽህና ነው. ልዩ የግራፋይት ክፍተት፣ የግራፋይት ጋዝ ተንሳፋፊ የሚሽከረከር መሰረት፣ ወዘተ መላው የኳርትዝ ደወል በሲሊንደሪክ ኢንዳክሽን መጠምጠም ተሸፍኗል፣ እና ደወል ውስጥ ያለው የምላሽ ክፍል በኤሌክትሮማግኔቲክ መካከለኛ ድግግሞሽ ኢንዳክሽን ሃይል አቅርቦት ይሞቃል። በስእል 1 (ለ) ላይ እንደሚታየው ተሸካሚው ጋዝ፣ ምላሽ ጋዝ እና ዶፒንግ ጋዝ ሁሉም በዋፈር ወለል ውስጥ በአግድም ላሚናር ፍሰት ከምላሽ ክፍል የላይኛው ክፍል ወደ የምላሽ ክፍል የታችኛው ተፋሰስ ይፈስሳሉ እና ከጅራቱ ይወጣሉ። የጋዝ መጨረሻ. በቫፈር ውስጥ ያለውን ወጥነት ለማረጋገጥ በአየር ተንሳፋፊው መሠረት የተሸከመው ቫውቸር ሁልጊዜ በሂደቱ ውስጥ ይሽከረከራል.
በሙከራው ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው ንብረቱ 150 ሚሜ፣ 200 ሚሜ (6 ኢንች፣ 8 ኢንች) <1120> አቅጣጫ 4° Off-angle conductive n-type 4H-SiC ባለ ሁለት ጎን የተወለወለ የሲሲ ኮምፓክት በሻንዚ ሹኬ ክሪስታል የተሰራ። Trichlorosilane (SiHCl3, TCS) እና ኤቲሊን (C2H4) በሂደቱ ሙከራ ውስጥ እንደ ዋና የእድገት ምንጮች ጥቅም ላይ ይውላሉ, ከእነዚህም መካከል TCS እና C2H4 እንደ ሲሊከን ምንጭ እና የካርቦን ምንጭ, ከፍተኛ-ንፅህና ናይትሮጅን (N2) እንደ n- የዶፒንግ ምንጭ ዓይነት፣ እና ሃይድሮጂን (H2) እንደ ዳይሉሽን ጋዝ እና ተሸካሚ ጋዝ ጥቅም ላይ ይውላል። የኤፒታክሲያል ሂደት የሙቀት መጠን 1 600 ~ 1 660 ℃, የሂደቱ ግፊት 8 × 103 ~ 12 × 103 ፒኤ, እና የ H2 ተሸካሚ ጋዝ ፍሰት መጠን 100 ~ 140 ሊ / ደቂቃ ነው.
1.3 ኤፒታክሲያል ዋፈር ምርመራ እና ባህሪ
ፎሪየር ኢንፍራሬድ ስፔክትሮሜትር (የመሳሪያዎች አምራች Thermalfisher, model iS50) እና የሜርኩሪ መመርመሪያ ማጎሪያ ሞካሪ (የመሳሪያው አምራች Semilab, ሞዴል 530L) የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት እና የዶፒንግ ትኩረትን አማካይ እና ስርጭትን ለመለየት ጥቅም ላይ ውለዋል; በኤፒታክሲያል ንብርብር ውስጥ ያለው የእያንዳንዱ ነጥብ ውፍረት እና የዶፒንግ ትኩረት የሚወሰነው በዲያሜትር መስመር ላይ የዋናውን የማጣቀሻ ጠርዝ መደበኛ መስመር በ 45 ° በቫፈር መሃከል በ 5 ሚሜ ጠርዝ በማስወገድ በዲያሜትር መስመር ላይ ነጥቦችን በመውሰድ ነው. ለ 150 ሚ.ሜ ዋይፋይ, 9 ነጥቦች በአንድ ዲያሜትር መስመር (ሁለት ዲያሜትሮች እርስ በእርሳቸው ቀጥ ያሉ ናቸው), እና ለ 200 ሚሜ ዋፈር, 21 ነጥቦች ተወስደዋል, በስእል 2 እንደሚታየው የአቶሚክ ኃይል ማይክሮስኮፕ (የመሳሪያ አምራች). ብሩከር, ሞዴል ዳይሜንሽን አዶ) የ 30 μm × 30 μm ቦታዎችን በማዕከላዊው ቦታ እና በጠርዙ አካባቢ (5 ሚሜ ጠርዙን ማስወገድ) የኤፒታክሲያል ንጣፍ ንጣፍን ለማጣራት ጥቅም ላይ ይውላል; የኤፒታክሲያል ንብርብር ጉድለቶች የሚለካው የገጽታ ጉድለት መሞከሪያን በመጠቀም ነው (የመሳሪያዎች አምራች ቻይና ኤሌክትሮኒክስ የ 3 ዲ አምሳያ በ Kefenhua በራዳር ዳሳሽ (ሞዴል ማርስ 4410 ፕሮ) ተለይቷል።
የፖስታ ሰአት፡ ሴፕቴምበር-04-2024