বর্তমানে, SiC শিল্প 150 মিমি (6 ইঞ্চি) থেকে 200 মিমি (8 ইঞ্চি) এ রূপান্তরিত হচ্ছে। শিল্পে বড় আকারের, উচ্চ-মানের SiC হোমোপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের জরুরি চাহিদা মেটাতে, 150 মিমি এবং 200 মিমি4H-SiC হোমোপিটাক্সিয়াল ওয়েফারস্বাধীনভাবে বিকশিত 200mm SiC এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির সরঞ্জাম ব্যবহার করে গার্হস্থ্য স্তরগুলিতে সফলভাবে প্রস্তুত করা হয়েছিল। 150 মিমি এবং 200 মিমি জন্য উপযুক্ত একটি হোমোপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া তৈরি করা হয়েছিল, যেখানে এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার 60um/h এর বেশি হতে পারে। উচ্চ-গতির এপিটাক্সি পূরণ করার সময়, এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমানটি চমৎকার। 150 মিমি এবং 200 মিমি বেধের অভিন্নতাSiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার1.5% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, ঘনত্বের অভিন্নতা 3% এর কম, মারাত্মক ত্রুটির ঘনত্ব 0.3 কণা/cm2 এর কম, এবং এপিটাক্সিয়াল পৃষ্ঠের রুক্ষতা মূল গড় বর্গক্ষেত্র Ra 0.15nm এর কম, এবং সমস্ত মূল প্রক্রিয়া নির্দেশক রয়েছে শিল্পের উন্নত স্তর।
সিলিকন কার্বাইড (SiC)তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপকরণের প্রতিনিধিদের একজন। এটিতে উচ্চ ভাঙ্গন ক্ষেত্রের শক্তি, চমৎকার তাপ পরিবাহিতা, বড় ইলেক্ট্রন স্যাচুরেশন ড্রিফ্ট বেগ এবং শক্তিশালী বিকিরণ প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এটি পাওয়ার ডিভাইসগুলির শক্তি প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা ব্যাপকভাবে প্রসারিত করেছে এবং উচ্চ শক্তি, ছোট আকার, উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ বিকিরণ এবং অন্যান্য চরম অবস্থার সাথে ডিভাইসগুলির জন্য পরবর্তী প্রজন্মের পাওয়ার ইলেকট্রনিক সরঞ্জামগুলির পরিষেবার প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করতে পারে। এটি স্থান কমাতে পারে, শক্তি খরচ কমাতে পারে এবং শীতল করার প্রয়োজনীয়তা কমাতে পারে। এটি নতুন শক্তির যানবাহন, রেল পরিবহন, স্মার্ট গ্রিড এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে বৈপ্লবিক পরিবর্তন এনেছে। অতএব, সিলিকন কার্বাইড সেমিকন্ডাক্টরগুলি আদর্শ উপাদান হিসাবে স্বীকৃত হয়েছে যা পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-শক্তি পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসের নেতৃত্ব দেবে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের বিকাশের জন্য জাতীয় নীতি সমর্থনের জন্য ধন্যবাদ, 150 মিমি সিআইসি ডিভাইস শিল্প সিস্টেমের গবেষণা এবং উন্নয়ন এবং নির্মাণ মূলত চীনে সম্পন্ন হয়েছে এবং শিল্প শৃঙ্খলের নিরাপত্তা রয়েছে মূলত নিশ্চিত করা হয়েছে। অতএব, শিল্পের ফোকাস ধীরে ধীরে ব্যয় নিয়ন্ত্রণ এবং দক্ষতার উন্নতিতে স্থানান্তরিত হয়েছে। সারণী 1 এ দেখানো হয়েছে, 150 মিমি-এর তুলনায়, 200 মিমি SiC-এর প্রান্ত ব্যবহারের হার বেশি এবং একক ওয়েফার চিপগুলির আউটপুট প্রায় 1.8 গুণ বৃদ্ধি করা যেতে পারে। প্রযুক্তি পরিপক্ক হওয়ার পরে, একটি একক চিপের উত্পাদন ব্যয় 30% হ্রাস করা যেতে পারে। 200 মিমি-এর প্রযুক্তিগত অগ্রগতি হল "খরচ কমানো এবং দক্ষতা বৃদ্ধি" এর একটি প্রত্যক্ষ মাধ্যম এবং এটি আমার দেশের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের জন্য "সমান্তরাল চালানো" বা এমনকি "লিড" এর মূল চাবিকাঠি।
Si ডিভাইস প্রক্রিয়া থেকে ভিন্ন,SiC সেমিকন্ডাক্টর পাওয়ার ডিভাইসসমস্ত প্রক্রিয়াকরণ করা হয় এবং ভিত্তিপ্রস্তর হিসাবে এপিটাক্সিয়াল স্তর দিয়ে প্রস্তুত করা হয়। Epitaxial wafers হল SiC পাওয়ার ডিভাইসের জন্য অপরিহার্য মৌলিক উপকরণ। এপিটাক্সিয়াল স্তরের গুণমান সরাসরি ডিভাইসের ফলন নির্ধারণ করে এবং এর খরচ চিপ উৎপাদন খরচের 20% এর জন্য দায়ী। অতএব, এসআইসি পাওয়ার ডিভাইসগুলিতে এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি একটি অপরিহার্য মধ্যবর্তী লিঙ্ক। এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া স্তরের উপরের সীমা এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জাম দ্বারা নির্ধারিত হয়। বর্তমানে, চীনে 150mm SiC এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামের স্থানীয়করণ ডিগ্রি তুলনামূলকভাবে বেশি, কিন্তু 200mm এর সামগ্রিক বিন্যাস একই সময়ে আন্তর্জাতিক স্তরের থেকে পিছিয়ে রয়েছে। তাই, ঘরোয়া তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের বিকাশের জন্য বড় আকারের, উচ্চ-মানের এপিটাক্সিয়াল উপাদান তৈরির জরুরী প্রয়োজন এবং বাধা সমস্যা সমাধানের জন্য, এই কাগজটি আমার দেশে সফলভাবে বিকশিত 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামের পরিচয় দেয়, এবং এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া অধ্যয়ন করে। প্রক্রিয়া তাপমাত্রা, ক্যারিয়ার গ্যাস প্রবাহের হার, C/Si অনুপাত ইত্যাদির মতো প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলি অপ্টিমাইজ করে, ঘনত্বের অভিন্নতা <3%, পুরুত্ব অ-অভিন্নতা <1.5%, রুক্ষতা Ra <0.2 nm এবং মারাত্মক ত্রুটির ঘনত্ব <0.3 দানা। 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের /cm2 স্বাধীনভাবে উন্নত 200 মিমি সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সিয়াল ফার্নেস প্রাপ্ত হয়। সরঞ্জাম প্রক্রিয়া স্তর উচ্চ-মানের SiC পাওয়ার ডিভাইস প্রস্তুতির চাহিদা পূরণ করতে পারে।
1 পরীক্ষা
1.1 এর নীতিSiC এপিটাক্সিয়ালপ্রক্রিয়া
4H-SiC হোমোপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার মধ্যে প্রধানত 2টি মূল ধাপ রয়েছে, যথা, 4H-SiC সাবস্ট্রেটের উচ্চ-তাপমাত্রা ইন-সিটু এচিং এবং সমজাতীয় রাসায়নিক বাষ্প জমার প্রক্রিয়া। সাবস্ট্রেট ইন-সিটু এচিং এর মূল উদ্দেশ্য হল ওয়েফার পলিশিং, রেসিডুয়াল পলিশিং লিকুইড, কণা এবং অক্সাইড লেয়ারের পরে সাবস্ট্রেটের সাবসারফেস ড্যামেজ অপসারণ করা এবং এচিং এর মাধ্যমে সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠায় একটি নিয়মিত পারমাণবিক স্টেপ স্ট্রাকচার তৈরি করা যেতে পারে। ইন-সিটু এচিং সাধারণত হাইড্রোজেন বায়ুমণ্ডলে বাহিত হয়। প্রকৃত প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা অনুসারে, হাইড্রোজেন ক্লোরাইড, প্রোপেন, ইথিলিন বা সিলেনের মতো অল্প পরিমাণ সহায়ক গ্যাসও যোগ করা যেতে পারে। ইন-সিটু হাইড্রোজেন এচিংয়ের তাপমাত্রা সাধারণত 1 600 ℃ এর উপরে থাকে এবং এচিং প্রক্রিয়া চলাকালীন প্রতিক্রিয়া চেম্বারের চাপ সাধারণত 2×104 Pa এর নিচে নিয়ন্ত্রিত হয়।
ইন-সিটু এচিং দ্বারা সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠটি সক্রিয় হওয়ার পরে, এটি উচ্চ-তাপমাত্রার রাসায়নিক বাষ্প জমা করার প্রক্রিয়াতে প্রবেশ করে, অর্থাৎ, বৃদ্ধির উত্স (যেমন ইথিলিন/প্রোপেন, টিসিএস/সিলেন), ডোপিং উত্স (এন-টাইপ ডোপিং উত্স নাইট্রোজেন) , পি-টাইপ ডোপিং সোর্স টিএমএল), এবং হাইড্রোজেন ক্লোরাইডের মতো সহায়ক গ্যাস বিক্রিয়ায় স্থানান্তরিত হয় বাহক গ্যাসের (সাধারণত হাইড্রোজেন) একটি বড় প্রবাহের মাধ্যমে চেম্বার। উচ্চ-তাপমাত্রার প্রতিক্রিয়া চেম্বারে গ্যাস বিক্রিয়ার পরে, পূর্বসূরীর অংশ রাসায়নিকভাবে বিক্রিয়া করে এবং ওয়েফার পৃষ্ঠে শোষণ করে এবং একটি একক-ক্রিস্টাল সমজাতীয় 4H-SiC এপিটাক্সিয়াল স্তর একটি নির্দিষ্ট ডোপিং ঘনত্ব, নির্দিষ্ট বেধ এবং উচ্চ মানের সাথে গঠিত হয়। একটি টেমপ্লেট হিসাবে একক-ক্রিস্টাল 4H-SiC সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে। বছরের পর বছর প্রযুক্তিগত অন্বেষণের পর, 4H-SiC হোমোপিট্যাক্সিয়াল প্রযুক্তি মূলত পরিপক্ক হয়েছে এবং শিল্প উৎপাদনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। বিশ্বের সর্বাধিক ব্যবহৃত 4H-SiC হোমোপিটাক্সিয়াল প্রযুক্তির দুটি সাধারণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে:
(1) একটি অফ-অক্ষ ব্যবহার করে (<0001> স্ফটিক সমতলের সাথে, <11-20> স্ফটিকের দিকের দিকে) টেমপ্লেট হিসাবে তির্যক কাট সাবস্ট্রেট, অমেধ্য ছাড়াই একটি উচ্চ-বিশুদ্ধতা একক-ক্রিস্টাল 4H-SiC এপিটাক্সিয়াল স্তর। ধাপ-প্রবাহ বৃদ্ধি মোড আকারে স্তর উপর জমা. প্রারম্ভিক 4H-SiC হোমোপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধিতে একটি ইতিবাচক স্ফটিক স্তর ব্যবহার করা হয়েছিল, অর্থাৎ, বৃদ্ধির জন্য <0001> Si সমতল। ধনাত্মক স্ফটিক স্তরের পৃষ্ঠে পারমাণবিক পদক্ষেপগুলির ঘনত্ব কম এবং সোপানগুলি প্রশস্ত। দ্বি-মাত্রিক নিউক্লিয়েশন বৃদ্ধি 3C স্ফটিক SiC (3C-SiC) গঠনের জন্য এপিটাক্সি প্রক্রিয়া চলাকালীন ঘটতে সহজ। অফ-অক্ষ কাটার মাধ্যমে, উচ্চ-ঘনত্ব, সংকীর্ণ সোপান প্রস্থের পারমাণবিক পদক্ষেপগুলি 4H-SiC <0001> সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে প্রবর্তন করা যেতে পারে, এবং শোষণ করা অগ্রদূত পৃষ্ঠের প্রসারণের মাধ্যমে তুলনামূলকভাবে কম পৃষ্ঠ শক্তির সাথে পারমাণবিক পদক্ষেপের অবস্থানে কার্যকরভাবে পৌঁছাতে পারে। . ধাপে, অগ্রদূত পরমাণু/আণবিক গ্রুপ বন্ধন অবস্থানটি অনন্য, তাই ধাপে প্রবাহ বৃদ্ধির মোডে, এপিটাক্সিয়াল স্তরটি একই স্ফটিক সহ একটি একক স্ফটিক গঠনের জন্য সাবস্ট্রেটের Si-C ডবল পারমাণবিক স্তর স্ট্যাকিং সিকোয়েন্সের উত্তরাধিকারী হতে পারে। স্তর হিসাবে ফেজ.
(2) উচ্চ-গতির এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি একটি ক্লোরিন-ধারণকারী সিলিকন উত্স প্রবর্তনের মাধ্যমে অর্জন করা হয়। প্রচলিত SiC রাসায়নিক বাষ্প জমা করার সিস্টেমে, সিলেন এবং প্রোপেন (বা ইথিলিন) প্রধান বৃদ্ধির উত্স। সিলিকন উপাদানের ভারসাম্য আংশিক চাপ বৃদ্ধি অব্যাহত থাকায় বৃদ্ধির উত্স প্রবাহের হার বৃদ্ধির মাধ্যমে বৃদ্ধির হার বৃদ্ধির প্রক্রিয়ায়, সমজাতীয় গ্যাস ফেজ নিউক্লিয়েশন দ্বারা সিলিকন ক্লাস্টার গঠন করা সহজ, যা উল্লেখযোগ্যভাবে ব্যবহারের হার হ্রাস করে। সিলিকন উৎস। সিলিকন ক্লাস্টারগুলির গঠন এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হারের উন্নতিকে ব্যাপকভাবে সীমাবদ্ধ করে। একই সময়ে, সিলিকন ক্লাস্টারগুলি ধাপের প্রবাহ বৃদ্ধিতে ব্যাঘাত ঘটাতে পারে এবং ত্রুটির নিউক্লিয়েশন ঘটাতে পারে। সমজাতীয় গ্যাস ফেজ নিউক্লিয়েশন এড়াতে এবং এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার বাড়ানোর জন্য, ক্লোরিন-ভিত্তিক সিলিকন উত্সের প্রবর্তন বর্তমানে 4H-SiC এর এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার বাড়ানোর মূলধারার পদ্ধতি।
1.2 200 মিমি (8-ইঞ্চি) SiC এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জাম এবং প্রক্রিয়া শর্ত
এই কাগজে বর্ণিত পরীক্ষাগুলি 150/200 মিমি (6/8-ইঞ্চি) সামঞ্জস্যপূর্ণ মনোলিথিক অনুভূমিক গরম প্রাচীর SiC এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামগুলিতে পরিচালিত হয়েছিল যা 48 তম ইনস্টিটিউট অফ চায়না ইলেকট্রনিক্স টেকনোলজি গ্রুপ কর্পোরেশন দ্বারা স্বাধীনভাবে তৈরি করা হয়েছিল। এপিটাক্সিয়াল ফার্নেস সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় ওয়েফার লোডিং এবং আনলোডিং সমর্থন করে। চিত্র 1 এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামের প্রতিক্রিয়া চেম্বারের অভ্যন্তরীণ কাঠামোর একটি পরিকল্পিত চিত্র। চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে, প্রতিক্রিয়া চেম্বারের বাইরের প্রাচীরটি একটি জল-শীতল ইন্টারলেয়ার সহ একটি কোয়ার্টজ বেল, এবং বেলের ভিতরে একটি উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিক্রিয়া চেম্বার, যা তাপ নিরোধক কার্বন অনুভূত, উচ্চ-বিশুদ্ধতা দ্বারা গঠিত। বিশেষ গ্রাফাইট গহ্বর, গ্রাফাইট গ্যাস-ভাসমান ঘূর্ণায়মান বেস, ইত্যাদি। সমগ্র কোয়ার্টজ বেল একটি দ্বারা আচ্ছাদিত নলাকার আবেশ কুণ্ডলী, এবং বেলের ভিতরের প্রতিক্রিয়া চেম্বারটি একটি মাঝারি-ফ্রিকোয়েন্সি আনয়ন পাওয়ার সাপ্লাই দ্বারা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিকভাবে উত্তপ্ত হয়। চিত্র 1 (b) এ দেখানো হয়েছে, বাহক গ্যাস, বিক্রিয়া গ্যাস এবং ডোপিং গ্যাস সবই ওয়েফার পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে একটি অনুভূমিক লেমিনার প্রবাহে বিক্রিয়া চেম্বারের উজানে থেকে প্রতিক্রিয়া চেম্বারের নিচের দিকে প্রবাহিত হয় এবং লেজ থেকে নিঃসৃত হয়। গ্যাস শেষ। ওয়েফারের মধ্যে সামঞ্জস্যতা নিশ্চিত করার জন্য, বায়ু ভাসমান বেস দ্বারা বাহিত ওয়েফার প্রক্রিয়া চলাকালীন সর্বদা ঘোরানো হয়।
পরীক্ষায় ব্যবহৃত সাবস্ট্রেট হল একটি বাণিজ্যিক 150 মিমি, 200 মিমি (6 ইঞ্চি, 8 ইঞ্চি) <1120> দিক 4° বন্ধ-কোণ পরিবাহী n-টাইপ 4H-SiC ডাবল সাইড পলিশড SiC সাবস্ট্রেট যা শানক্সি শুওক ক্রিস্টাল দ্বারা উত্পাদিত হয়েছে। ট্রাইক্লোরোসিলেন (SiHCl3, TCS) এবং ইথিলিন (C2H4) প্রক্রিয়া পরীক্ষায় প্রধান বৃদ্ধির উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে TCS এবং C2H4 যথাক্রমে সিলিকন উত্স এবং কার্বন উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়, উচ্চ-বিশুদ্ধতা নাইট্রোজেন (N2) n- হিসাবে ব্যবহৃত হয়। টাইপ ডোপিং উৎস, এবং হাইড্রোজেন (H2) পাতলা গ্যাস এবং ক্যারিয়ার গ্যাস হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়ার তাপমাত্রা পরিসীমা হল 1 600 ~ 1 660 ℃, প্রক্রিয়া চাপ হল 8×103 ~ 12×103 Pa, এবং H2 ক্যারিয়ার গ্যাস প্রবাহের হার হল 100～140 L/min।
1.3 এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার পরীক্ষা এবং চরিত্রায়ন
ফুরিয়ার ইনফ্রারেড স্পেকট্রোমিটার (সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক থার্মালফিশার, মডেল iS50) এবং পারদ প্রোব ঘনত্ব পরীক্ষক (সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক সেমিলাব, মডেল 530L) এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্বের গড় এবং বন্টন চিহ্নিত করতে ব্যবহৃত হয়েছিল; এপিটাক্সিয়াল স্তরের প্রতিটি বিন্দুর পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্ব 5 মিমি প্রান্ত অপসারণের সাথে ওয়েফারের কেন্দ্রে 45° এ মূল রেফারেন্স প্রান্তের সাধারণ লাইনকে ছেদকারী ব্যাস রেখা বরাবর বিন্দু গ্রহণ করে নির্ধারণ করা হয়েছিল। একটি 150 মিমি ওয়েফারের জন্য, একটি একক ব্যাসের রেখা বরাবর 9 পয়েন্ট নেওয়া হয়েছিল (দুটি ব্যাস একে অপরের সাথে লম্ব ছিল), এবং 200 মিমি ওয়েফারের জন্য, 21 পয়েন্ট নেওয়া হয়েছিল, যেমন চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে। একটি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ (সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক) ব্রুকার, মডেল ডাইমেনশন আইকন) কেন্দ্র এলাকায় 30 μm × 30 μm এলাকা নির্বাচন করতে ব্যবহৃত হয়েছিল এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরের পৃষ্ঠের রুক্ষতা পরীক্ষা করার জন্য এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের প্রান্ত এলাকা (5 মিমি প্রান্ত অপসারণ); এপিটাক্সিয়াল স্তরের ত্রুটিগুলি একটি পৃষ্ঠের ত্রুটি পরীক্ষক ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়েছিল (সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক চীন ইলেকট্রনিক্স 3ডি ইমেজারটি কেফেংহুয়া থেকে একটি রাডার সেন্সর (মডেল মার্স 4410 প্রো) দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছিল।
পোস্টের সময়: সেপ্টেম্বর-০৪-২০২৪