2 Mga resulta sa eksperimento ug panaghisgot
2.1Epitaxial layergibag-on ug pagkaparehas
Ang gibag-on sa layer sa epitaxial, konsentrasyon sa doping ug pagkaparehas usa sa panguna nga mga timailhan alang sa paghukom sa kalidad sa mga wafer sa epitaxial. Ang tukma nga makontrol nga gibag-on, konsentrasyon sa doping ug pagkapareho sa sulod sa wafer mao ang yawe sa pagsiguro sa pasundayag ug pagkamakanunayon saSiC power device, ug ang gibag-on sa layer sa epitaxial ug ang pagkapareho sa konsentrasyon sa doping hinungdanon usab nga mga sukaranan alang sa pagsukod sa kapabilidad sa proseso sa mga kagamitan sa epitaxial.
Gipakita sa Figure 3 ang gibag-on nga pagkaparehas ug kurba sa pag-apod-apod nga 150 mm ug 200 mmSiC epitaxial wafers. Makita gikan sa numero nga ang epitaxial layer nga gibag-on nga kurba sa pag-apod-apod simetriko bahin sa sentro nga punto sa wafer. Ang oras sa proseso sa epitaxial mao ang 600s, ang kasagaran nga gibag-on sa epitaxial layer sa 150mm epitaxial wafer mao ang 10.89 um, ug ang pagkapareho sa gibag-on mao ang 1.05%. Pinaagi sa kalkulasyon, ang epitaxial growth rate mao ang 65.3 um / h, nga usa ka tipikal nga paspas nga lebel sa proseso sa epitaxial. Ubos sa parehas nga oras sa proseso sa epitaxial, ang gibag-on sa epitaxial layer sa 200 mm epitaxial wafer mao ang 10.10 um, ang pagkapareho sa gibag-on naa sa sulod sa 1.36%, ug ang kinatibuk-ang rate sa pagtubo mao ang 60.60 um / h, nga gamay nga ubos sa pagtubo sa epitaxial nga 150 mm. rate. Kini tungod kay adunay dayag nga pagkawala sa dalan kung ang gigikanan sa silicon ug gigikanan sa carbon gikan sa taas nga bahin sa reaksyon nga chamber pinaagi sa wafer nga nawong hangtod sa ubos sa reaksyon nga chamber, ug ang 200 mm nga wafer nga lugar mas dako kaysa 150 mm. Ang gas nag-agos sa ibabaw sa 200 mm nga wafer sa mas taas nga gilay-on, ug ang gigikanan nga gas nga gigamit sa agianan labi pa. Ubos sa kondisyon nga ang wafer nagpadayon sa pagtuyok, ang kinatibuk-ang gibag-on sa epitaxial layer mas nipis, mao nga ang rate sa pagtubo mas hinay. Sa kinatibuk-an, ang gibag-on nga pagkaparehas sa 150 mm ug 200 mm nga epitaxial wafer maayo kaayo, ug ang kapabilidad sa proseso sa mga ekipo mahimong makatagbo sa mga kinahanglanon sa taas nga kalidad nga mga aparato.
2.2 Epitaxial layer doping konsentrasyon ug pagkaparehas
Ang Figure 4 nagpakita sa doping concentration uniformity ug curve distribution sa 150 mm ug 200 mmSiC epitaxial wafers. Ingon sa makita gikan sa numero, ang kurba sa pag-apod-apod sa konsentrasyon sa epitaxial wafer adunay klaro nga simetriya nga may kalabotan sa sentro sa wafer. Ang pagkaparehas sa konsentrasyon sa doping sa 150 mm ug 200 mm nga epitaxial layer mao ang 2.80% ug 2.66% matag usa, nga mahimong kontrolado sa sulod sa 3%, nga usa ka maayo kaayo nga lebel alang sa parehas nga internasyonal nga kagamitan. Ang doping concentration curve sa epitaxial layer giapod-apod sa usa ka "W" nga porma ubay sa diametro nga direksyon, nga nag-una nga gitino sa agianan sa uma sa pinahigda nga init nga kuta nga epitaxial furnace, tungod kay ang direksyon sa airflow sa horizontal airflow epitaxial growth furnace gikan sa ang hangin inlet end (upstream) ug moagos gikan sa downstream end sa laminar nga paagi pinaagi sa wafer surface; tungod kay ang "along-the-way depletion" rate sa carbon source (C2H4) mas taas kay sa silicon source (TCS), sa dihang ang wafer motuyok, ang aktuwal nga C/Si sa wafer surface anam-anam nga mokunhod gikan sa ngilit ngadto sa ang sentro (ang tinubdan sa carbon sa sentro dili kaayo), sumala sa "competitive position theory" sa C ug N, ang doping nga konsentrasyon sa sentro sa wafer anam-anam nga mikunhod ngadto sa ngilit, aron makakuha og maayo nga pagkaparehas sa konsentrasyon, ang ngilit N2 gidugang ingon nga bayad sa panahon sa proseso sa epitaxial aron mapahinay ang pagkunhod sa konsentrasyon sa doping gikan sa sentro hangtod sa ngilit, aron ang katapusan nga kurba sa konsentrasyon sa doping nagpresentar sa usa ka "W" nga porma.
2.3 Mga depekto sa epitaxial layer
Gawas pa sa gibag-on ug konsentrasyon sa doping, ang lebel sa pagkontrol sa depekto sa epitaxial layer usa usab ka panguna nga parameter alang sa pagsukod sa kalidad sa mga wafer sa epitaxial ug usa ka hinungdanon nga timailhan sa kapabilidad sa proseso sa mga kagamitan sa epitaxial. Bisan kung ang SBD ug MOSFET adunay lainlaing mga kinahanglanon alang sa mga depekto, ang labi ka klaro nga mga depekto sa morphology sa nawong sama sa mga depekto sa drop, mga depekto sa triangle, mga depekto sa carrot, mga depekto sa kometa, ug uban pa gihubit nga mga depekto sa pagpatay sa mga aparato sa SBD ug MOSFET. Ang posibilidad sa pagkapakyas sa mga chips nga adunay kini nga mga depekto taas, busa ang pagpugong sa gidaghanon sa mga depekto sa pagpatay hinungdanon kaayo alang sa pagpaayo sa ani sa chip ug pagkunhod sa mga gasto. Ang Figure 5 nagpakita sa pag-apod-apod sa mga depekto sa pagpatay sa 150 mm ug 200 mm SiC epitaxial wafers. Ubos sa kondisyon nga walay klaro nga imbalance sa C / Si ratio, ang mga depekto sa carrot ug mga depekto sa kometa mahimong batakan nga mapapas, samtang ang mga depekto sa drop ug mga depekto sa tatsulok nalangkit sa pagkontrol sa kalimpyo sa panahon sa operasyon sa epitaxial equipment, ang lebel sa kahugawan sa graphite. mga bahin sa reaksyon nga lawak, ug ang kalidad sa substrate. Gikan sa Table 2, makita nga ang killer defect density sa 150 mm ug 200 mm epitaxial wafers mahimong kontrolado sa sulod sa 0.3 nga mga partikulo / cm2, nga usa ka maayo kaayo nga lebel alang sa parehas nga tipo sa kagamitan. Ang makamatay nga depekto nga lebel sa pagkontrol sa densidad sa 150 mm nga epitaxial wafer mas maayo kaysa sa 200 mm nga epitaxial wafer. Kini tungod kay ang proseso sa pag-andam sa substrate nga 150 mm mas hamtong kaysa sa 200 mm, ang kalidad sa substrate mas maayo, ug ang lebel sa pagkontrol sa kahugawan sa 150 mm nga graphite reaction chamber mas maayo.
2.4 Epitaxial wafer pagkagaspang nawong
Gipakita sa Figure 6 ang mga imahe sa AFM sa nawong sa 150 mm ug 200 mm SiC epitaxial wafers. Makita gikan sa numero nga ang ibabaw nga gamut nagpasabot square roughness Ra sa 150 mm ug 200 mm epitaxial wafers mao ang 0.129 nm ug 0.113 nm matag usa, ug ang nawong sa epitaxial layer mao ang hapsay nga walay klaro nga macro-lakang aggregation phenomenon. Kini nga panghitabo nagpakita nga ang pagtubo sa epitaxial layer kanunay nga nagmintinar sa step flow growth mode atol sa tibuok nga proseso sa epitaxial, ug walay lakang nga aggregation nga mahitabo. Makita nga pinaagi sa paggamit sa na-optimize nga proseso sa pagtubo sa epitaxial, ang hapsay nga mga layer sa epitaxial mahimong makuha sa 150 mm ug 200 mm nga ubos nga anggulo nga substrate.
3 Konklusyon
Ang 150 mm ug 200 mm 4H-SiC homogeneous epitaxial wafers malampuson nga giandam sa domestic substrates gamit ang self-developed 200 mm SiC epitaxial growth equipment, ug ang homogeneous epitaxial nga proseso nga angay alang sa 150 mm ug 200 mm naugmad. Ang epitaxial growth rate mahimong mas dako pa kay sa 60 μm/h. Samtang nagtagbo sa gikinahanglan nga high-speed epitaxy, ang kalidad sa epitaxial wafer maayo kaayo. Ang gibag-on nga pagkaparehas sa 150 mm ug 200 mm SiC epitaxial wafers mahimong kontrolado sa sulod sa 1.5%, ang pagkaparehas sa konsentrasyon dili mubu sa 3%, ang makamatay nga depekto nga Densidad dili mubu sa 0.3 nga partikulo / cm2, ug ang epitaxial surface roughness root mean square Ra ubos pa kay sa 0.15 nm. Ang kinauyokan nga mga timailhan sa proseso sa mga epitaxial wafer naa sa abante nga lebel sa industriya.
Tinubdan: Espesyal nga Kagamitan sa Elektronikong Industriya
Awtor: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48th Research Institute sa China Electronics Technology Group Corporation, Changsha, Hunan 410111)
Oras sa pag-post: Sep-04-2024