2 Eksperimental nəticələr və müzakirə
2.1Epitaksial təbəqəqalınlığı və vahidliyi
Epitaksial təbəqənin qalınlığı, dopinq konsentrasiyası və vahidlik epitaksial vaflilərin keyfiyyətini qiymətləndirmək üçün əsas göstəricilərdən biridir. Dəqiq idarə oluna bilən qalınlıq, dopinq konsentrasiyası və vafli içərisində vahidlik məhsuldarlığı və ardıcıllığı təmin etmək üçün açardır.SiC güc cihazları, və epitaksial təbəqənin qalınlığı və dopinq konsentrasiyasının vahidliyi də epitaksial avadanlığın proses qabiliyyətinin ölçülməsi üçün vacib əsaslardır.
Şəkil 3-də 150 mm və 200 mm qalınlığın vahidliyi və paylanma əyrisi göstərilirSiC epitaksial vaflilər. Şəkildən görünür ki, epitaksial təbəqənin qalınlığının paylanma əyrisi vaflinin mərkəzi nöqtəsinə nisbətən simmetrikdir. Epitaksial proses müddəti 600 s, 150 mm epitaksial vaflinin epitaksial təbəqəsinin orta qalınlığı 10,89 um, qalınlığın vahidliyi isə 1,05% təşkil edir. Hesablama ilə epitaksial artım sürəti 65,3 um/saat təşkil edir ki, bu da tipik sürətli epitaksial proses səviyyəsidir. Eyni epitaksial proses zamanı, 200 mm epitaksial plastin epitaksial təbəqəsinin qalınlığı 10,10 um, qalınlığın vahidliyi 1,36% daxilində və ümumi böyümə sürəti 60,60 um/saat təşkil edir ki, bu da 150 mm epitaksial böyümədən bir qədər aşağıdır. dərəcəsi. Bunun səbəbi, silikon mənbəyi və karbon mənbəyi reaksiya kamerasının yuxarı hissəsindən vaflis səthindən reaksiya kamerasının aşağı axınına axdıqda və 200 mm vafli sahəsi 150 mm-dən böyük olduqda, yol boyu aşkar itki var. Qaz 200 mm-lik vaflinin səthindən daha uzun məsafəyə axır və yol boyu sərf olunan mənbə qazı daha çox olur. Gofretin fırlanmağa davam etməsi şərti ilə epitaksial təbəqənin ümumi qalınlığı daha incə olur, buna görə də böyümə sürəti daha yavaş olur. Ümumilikdə, 150 mm və 200 mm epitaksial vaflilərin qalınlığının vahidliyi əladır və avadanlığın proses qabiliyyəti yüksək keyfiyyətli cihazların tələblərinə cavab verə bilər.
2.2 Epitaksial təbəqənin dopinq konsentrasiyası və vahidliyi
Şəkil 4-də dopinq konsentrasiyasının vahidliyi və 150 mm və 200 mm əyri paylanması göstərilirSiC epitaksial vaflilər. Şəkildən göründüyü kimi, epitaksial vafli üzərində konsentrasiyanın paylanması əyrisi vaflinin mərkəzinə nisbətən aşkar simmetriyaya malikdir. 150 mm və 200 mm epitaksial təbəqələrin dopinq konsentrasiyasının vahidliyi müvafiq olaraq 2,80% və 2,66% təşkil edir ki, bu da 3% daxilində idarə oluna bilər ki, bu da analoji beynəlxalq avadanlıq üçün əla səviyyədir. Epitaksial təbəqənin dopinq konsentrasiyası əyrisi diametr istiqaməti boyunca "W" şəklində paylanır, bu, əsasən üfüqi isti divar epitaksial sobanın axın sahəsi ilə müəyyən edilir, çünki üfüqi hava axını epitaksial böyümə sobasının hava axını istiqaməti hava giriş ucu (yuxarı) və vafli səthi vasitəsilə laminar şəkildə aşağı axın ucundan axır; karbon mənbəyinin (C2H4) "yol boyu tükənmə" dərəcəsi silikon mənbəyindən (TCS) daha yüksək olduğundan, vafli fırlanan zaman vafli səthindəki faktiki C/Si kənardan tədricən azalır. mərkəz (mərkəzdəki karbon mənbəyi daha azdır), C və N-nin "rəqabətli mövqe nəzəriyyəsinə" görə, vaflinin mərkəzindəki dopinq konsentrasiyası tədricən azalır. kənar, əla konsentrasiya vahidliyini əldə etmək üçün, N2 kənarı epitaksial proses zamanı mərkəzdən kənara dopinq konsentrasiyasının azalmasını yavaşlatmaq üçün kompensasiya kimi əlavə edilir, beləliklə son dopinq konsentrasiyası əyrisi "W" formasını təqdim edir. .
2.3 Epitaksial təbəqənin qüsurları
Qalınlıq və dopinq konsentrasiyası ilə yanaşı, epitaksial təbəqə qüsuruna nəzarət səviyyəsi də epitaksial vaflilərin keyfiyyətinin ölçülməsi üçün əsas parametr və epitaksial avadanlığın proses qabiliyyətinin mühüm göstəricisidir. SBD və MOSFET-in qüsurlar üçün fərqli tələbləri olsa da, düşmə qüsurları, üçbucaq qüsurları, kök qüsurları, kometa qüsurları və s. kimi daha aydın görünən səth morfologiyası qüsurları SBD və MOSFET cihazlarının öldürücü qüsurları kimi müəyyən edilir. Bu qüsurları ehtiva edən çiplərin sıradan çıxma ehtimalı yüksəkdir, buna görə də öldürücü qüsurların sayına nəzarət çip məhsuldarlığını artırmaq və xərcləri azaltmaq üçün son dərəcə vacibdir. Şəkil 5-də 150 mm və 200 mm SiC epitaksial vaflilərin qatil qüsurlarının paylanması göstərilir. C/Si nisbətində aşkar disbalansın olmaması şərti ilə kök qüsurları və kometa qüsurları əsasən aradan qaldırıla bilər, düşmə qüsurları və üçbucaq qüsurları isə epitaksial avadanlıqların istismarı zamanı təmizliyə nəzarət, qrafitin çirklənmə səviyyəsi ilə bağlıdır. reaksiya kamerasındakı hissələr və substratın keyfiyyəti. Cədvəl 2-dən görünə bilər ki, 150 mm və 200 mm epitaksial vaflilərin öldürücü qüsur sıxlığı 0,3 hissəcik/sm2 daxilində idarə oluna bilər ki, bu da eyni tipli avadanlıq üçün əla səviyyədir. 150 mm epitaksial vaflinin ölümcül qüsur sıxlığına nəzarət səviyyəsi 200 mm epitaksial vaflidən daha yaxşıdır. Bunun səbəbi, 150 mm-lik substratın hazırlanması prosesinin 200 mm-dən daha yetkin olması, substratın keyfiyyətinin daha yaxşı olması və 150 mm qrafit reaksiya kamerasının çirklərə nəzarət səviyyəsinin daha yaxşı olmasıdır.
2.4 Epitaksial vafli səthin pürüzlülüyü
Şəkil 6-da 150 mm və 200 mm SiC epitaksial vaflilərin səthinin AFM təsvirləri göstərilir. Şəkildən görünür ki, 150 mm və 200 mm epitaksial vaflilərin səth kökünün orta kvadrat pürüzlülüyü Ra müvafiq olaraq 0,129 nm və 0,113 nm-dir və epitaksial təbəqənin səthi açıq-aşkar makro-addım aqreqasiya fenomeni olmadan hamardır. Bu hadisə onu göstərir ki, epitaksial təbəqənin böyüməsi bütün epitaksial proses zamanı həmişə pillə axınının böyümə rejimini saxlayır və heç bir pillə yığılması baş vermir. Görünür ki, optimallaşdırılmış epitaksial böyümə prosesindən istifadə etməklə 150 mm və 200 mm aşağı bucaqlı substratlarda hamar epitaksial təbəqələr əldə etmək olar.
3 Nəticə
150 mm və 200 mm 4H-SiC homojen epitaksial vaflilər yerli substratlarda öz tərəfindən hazırlanmış 200 mm SiC epitaksial böyümə avadanlığından istifadə etməklə uğurla hazırlanmış və 150 mm və 200 mm üçün uyğun olan homojen epitaksial proses hazırlanmışdır. Epitaksial böyümə sürəti 60 μm/saatdan çox ola bilər. Yüksək sürətli epitaksiya tələblərinə cavab verərkən, epitaksial vafli keyfiyyət əladır. 150 mm və 200 mm SiC epitaksial vafli qalınlığının vahidliyinə 1,5% daxilində nəzarət edilə bilər, konsentrasiyanın vahidliyi 3% -dən azdır, ölümcül qüsur sıxlığı 0,3 hissəcik/sm2-dən azdır və epitaksial səth pürüzlülüyünün kök orta kvadrat Ra. 0,15 nm-dən azdır. Epitaksial vaflilərin əsas proses göstəriciləri sənayedə qabaqcıl səviyyədədir.
Mənbə: Elektron Sənaye Xüsusi Avadanlıqları
Müəllif: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(Çin Elektron Texnologiyaları Qrupu Korporasiyasının 48-ci Tədqiqat İnstitutu, Changsha, Hunan 410111)
Göndərmə vaxtı: 04 sentyabr 2024-cü il