2 পরীক্ষামূলক ফলাফল এবং আলোচনা
2.1এপিটাক্সিয়াল স্তরবেধ এবং অভিন্নতা
এপিটাক্সিয়াল স্তরের বেধ, ডোপিং ঘনত্ব এবং অভিন্নতা এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমান বিচার করার জন্য মূল সূচকগুলির মধ্যে একটি। সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণযোগ্য বেধ, ডোপিং ঘনত্ব এবং ওয়েফারের মধ্যে অভিন্নতা কর্মক্ষমতা এবং ধারাবাহিকতা নিশ্চিত করার মূল চাবিকাঠি।SiC পাওয়ার ডিভাইস, এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতাও এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামগুলির প্রক্রিয়া ক্ষমতা পরিমাপের জন্য গুরুত্বপূর্ণ ভিত্তি।
চিত্র 3 150 মিমি এবং 200 মিমি পুরুত্বের অভিন্নতা এবং বন্টন বক্ররেখা দেখায়SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার. এটি চিত্র থেকে দেখা যায় যে এপিটাক্সিয়াল স্তর পুরুত্ব বন্টন বক্ররেখা ওয়েফারের কেন্দ্র বিন্দু সম্পর্কে প্রতিসম। এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়ার সময় 600 সেকেন্ড, 150 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের গড় এপিটাক্সিয়াল স্তরের বেধ 10.89 um এবং বেধের অভিন্নতা 1.05%। গণনা করে, এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার হল 65.3 um/h, যা একটি সাধারণ দ্রুত এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া স্তর। একই এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া সময়ের অধীনে, 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব 10.10 um, পুরুত্বের অভিন্নতা 1.36% এর মধ্যে, এবং সামগ্রিক বৃদ্ধির হার 60.60 um/h, যা 150 mm বৃদ্ধির চেয়ে সামান্য কম। হার এর কারণ হল যখন সিলিকন উৎস এবং কার্বন উৎস প্রতিক্রিয়া চেম্বারের উজান থেকে ওয়েফার পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে প্রতিক্রিয়া চেম্বারের নিচের দিকে প্রবাহিত হয় এবং 200 মিমি ওয়েফার এলাকাটি 150 মিমি থেকে বড় হয় তখন পথের মধ্যে স্পষ্ট ক্ষতি হয়। গ্যাসটি 200 মিমি ওয়েফারের পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে দীর্ঘ দূরত্বের জন্য প্রবাহিত হয় এবং পথ ধরে গ্যাসের উৎস গ্যাস বেশি খরচ হয়। যে অবস্থায় ওয়েফার ঘুরতে থাকে, এপিটাক্সিয়াল স্তরের সামগ্রিক বেধ পাতলা হয়, তাই বৃদ্ধির হার ধীর হয়। সামগ্রিকভাবে, 150 মিমি এবং 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের বেধ অভিন্নতা চমৎকার, এবং সরঞ্জামগুলির প্রক্রিয়া ক্ষমতা উচ্চ-মানের ডিভাইসগুলির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে।
2.2 এপিটাক্সিয়াল স্তর ডোপিং ঘনত্ব এবং অভিন্নতা
চিত্র 4 ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা এবং বক্ররেখা 150 মিমি এবং 200 মিমি বন্টন দেখায়SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার. চিত্র থেকে দেখা যায়, এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের ঘনত্ব বন্টন বক্ররেখার কেন্দ্রের সাপেক্ষে সুস্পষ্ট প্রতিসাম্য রয়েছে। 150 মিমি এবং 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলির ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা যথাক্রমে 2.80% এবং 2.66%, যা 3% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা অনুরূপ আন্তর্জাতিক সরঞ্জামগুলির জন্য একটি দুর্দান্ত স্তর। এপিটাক্সিয়াল স্তরের ডোপিং ঘনত্ব বক্ররেখাটি ব্যাসের দিক বরাবর একটি "W" আকারে বিতরণ করা হয়, যা প্রধানত অনুভূমিক গরম প্রাচীর এপিটাক্সিয়াল ফার্নেসের প্রবাহ ক্ষেত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়, কারণ অনুভূমিক বায়ুপ্রবাহ এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি চুল্লির বায়ুপ্রবাহের দিক থেকে। এয়ার ইনলেট শেষ (উপরের দিকে) এবং ডাউনস্ট্রিম প্রান্ত থেকে লেমিনার পদ্ধতিতে প্রবাহিত হয় ওয়েফার পৃষ্ঠ; কারণ কার্বন সোর্স (C2H4) এর "অলং-দ্য-ওয়ে অবক্ষয়" হার সিলিকন সোর্স (TCS) এর চেয়ে বেশি, যখন ওয়েফারটি ঘোরে, তখন ওয়েফার পৃষ্ঠের প্রকৃত C/Si প্রান্ত থেকে ধীরে ধীরে হ্রাস পায় কেন্দ্র (কেন্দ্রে কার্বনের উৎস কম), C এবং N এর "প্রতিযোগিতামূলক অবস্থান তত্ত্ব" অনুসারে, কেন্দ্রে ডোপিং ঘনত্ব ওয়েফার ধীরে ধীরে প্রান্তের দিকে কমতে থাকে, চমৎকার ঘনত্বের অভিন্নতা পাওয়ার জন্য, কেন্দ্র থেকে প্রান্তে ডোপিং ঘনত্বের হ্রাসকে ধীর করার জন্য এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া চলাকালীন ক্ষতিপূরণ হিসাবে প্রান্ত N2 যোগ করা হয়, যাতে চূড়ান্ত ডোপিং ঘনত্ব বক্ররেখা উপস্থাপন করে "W" আকৃতি।
2.3 এপিটাক্সিয়াল স্তরের ত্রুটি
পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্ব ছাড়াও, এপিটাক্সিয়াল স্তর ত্রুটি নিয়ন্ত্রণের স্তরটিও এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমান পরিমাপের জন্য একটি মূল প্যারামিটার এবং এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামগুলির প্রক্রিয়া ক্ষমতার একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক। যদিও SBD এবং MOSFET-এর ত্রুটিগুলির জন্য আলাদা প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, আরও সুস্পষ্ট পৃষ্ঠের আকারবিদ্যা ত্রুটি যেমন ড্রপ ত্রুটি, ত্রিভুজ ত্রুটি, গাজরের ত্রুটি, ধূমকেতু ত্রুটি, ইত্যাদিকে SBD এবং MOSFET ডিভাইসের হত্যাকারী ত্রুটি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। এই ত্রুটিগুলি ধারণকারী চিপগুলির ব্যর্থতার সম্ভাবনা বেশি, তাই চিপের ফলন উন্নত করতে এবং খরচ কমানোর জন্য হত্যাকারী ত্রুটিগুলির সংখ্যা নিয়ন্ত্রণ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ৷ চিত্র 5 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের হত্যাকারী ত্রুটিগুলির বিতরণ দেখায়। C/Si অনুপাতের কোন সুস্পষ্ট ভারসাম্যহীনতা নেই এমন শর্তে, গাজরের ত্রুটি এবং ধূমকেতুর ত্রুটিগুলি মূলত দূর করা যেতে পারে, যখন ড্রপ ত্রুটি এবং ত্রিভুজ ত্রুটিগুলি এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামের অপারেশন চলাকালীন পরিচ্ছন্নতা নিয়ন্ত্রণের সাথে সম্পর্কিত, গ্রাফাইটের অশুদ্ধতা স্তর। প্রতিক্রিয়া চেম্বারের অংশ, এবং স্তরের গুণমান। সারণি 2 থেকে, এটি দেখা যায় যে 150 মিমি এবং 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের হত্যাকারী ত্রুটির ঘনত্ব 0.3 কণা/সেমি 2 এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা একই ধরণের সরঞ্জামের জন্য একটি দুর্দান্ত স্তর। 150 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের মারাত্মক ত্রুটির ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণের মাত্রা 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের চেয়ে ভালো। এর কারণ হল 150 মিমি সাবস্ট্রেট তৈরির প্রক্রিয়াটি 200 মিমি এর চেয়ে বেশি পরিপক্ক, সাবস্ট্রেটের মান ভাল এবং 150 মিমি গ্রাফাইট প্রতিক্রিয়া চেম্বারের অপরিচ্ছন্নতা নিয়ন্ত্রণ স্তর ভাল।
2.4 এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার পৃষ্ঠের রুক্ষতা
চিত্র 6 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের পৃষ্ঠের AFM চিত্রগুলি দেখায়। এটি চিত্র থেকে দেখা যায় যে পৃষ্ঠের মূলের অর্থ বর্গাকার রুক্ষতা Ra 150 মিমি এবং 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার যথাক্রমে 0.129 nm এবং 0.113 nm, এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরের পৃষ্ঠটি সুস্পষ্ট ম্যাক্রো-স্টেপ অ্যাগ্রিগেশন ঘটনা ছাড়াই মসৃণ। এই ঘটনাটি দেখায় যে এপিটাক্সিয়াল স্তরের বৃদ্ধি সর্বদা সমগ্র এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া চলাকালীন ধাপে প্রবাহ বৃদ্ধির মোড বজায় রাখে এবং কোন ধাপ একত্রিত হয় না। এটি দেখা যায় যে অপ্টিমাইজড এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রক্রিয়া ব্যবহার করে, 150 মিমি এবং 200 মিমি লো-এঙ্গেল সাবস্ট্রেটে মসৃণ এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলি পাওয়া যায়।
3 উপসংহার
150 মিমি এবং 200 মিমি 4H-SiC সমজাতীয় এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারগুলি স্ব-উন্নত 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির সরঞ্জাম ব্যবহার করে গার্হস্থ্য স্তরগুলিতে সফলভাবে প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং 150 মিমি এবং 200 মিমি জন্য উপযুক্ত একজাতীয় এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া তৈরি করা হয়েছিল। এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার 60 μm/h এর বেশি হতে পারে। উচ্চ-গতির এপিটাক্সির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করার সময়, এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমানটি চমৎকার। 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের পুরুত্বের অভিন্নতা 1.5% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, ঘনত্বের অভিন্নতা 3% এর কম, মারাত্মক ত্রুটির ঘনত্ব 0.3 কণা/cm2 এর কম, এবং এপিটাক্সিয়াল পৃষ্ঠের রুক্ষতা মূলের অর্থ বর্গক্ষেত্র রা। 0.15 এনএম এর কম। এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারগুলির মূল প্রক্রিয়া নির্দেশকগুলি শিল্পে উন্নত স্তরে রয়েছে।
সূত্র: ইলেকট্রনিক ইন্ডাস্ট্রি স্পেশাল ইকুইপমেন্ট
লেখক: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48 তম গবেষণা ইনস্টিটিউট অফ চায়না ইলেকট্রনিক্স টেকনোলজি গ্রুপ কর্পোরেশন, চাংশা, হুনান 410111)
পোস্টের সময়: সেপ্টেম্বর-০৪-২০২৪