2 Risultati sperimentali è discussioni
2.1Stratu epitaxialspessore è uniformità
U spessore di a strata epitassiale, a cuncentrazione di doping è l'uniformità sò unu di i principali indicatori per ghjudicà a qualità di wafers epitassiali. Spessore cuntrullabile accuratamente, cuncentrazione di doping è uniformità in l'ostia sò a chjave per assicurà a prestazione è a coerenza diDispositivi di putenza SiC, è u spessore di strati epitassiali è l'uniformità di a concentrazione di doping sò ancu basi impurtanti per a misurazione di a capacità di prucessu di l'equipaggiu epitassiale.
A figura 3 mostra l'uniformità di u spessore è a curva di distribuzione di 150 mm è 200 mmWafer epitassiali di SiC. Pò esse vistu da a figura chì a curva di distribuzione di u grossu di a capa epitaxiale hè simmetrica annantu à u puntu centru di l'ostia. U tempu di prucessu epitaxial hè di 600 s, u gruixu mediu di a capa epitaxial di u wafer epitaxial 150mm hè 10,89 um, è l'uniformità di spessore hè 1,05%. Per calculu, u ritmu di crescita epitaxial hè 65,3 um / h, chì hè un livellu tipicu di prucessu epitaxial fast. Sottu à u listessu tempu di prucessu epitaxial, u spessore di a capa epitassiale di a wafer epitaxial 200 mm hè 10.10 um, l'uniformità di u spessore hè in 1.36%, è a crescita generale hè 60.60 um / h, chì hè un pocu più bassu di a crescita epitaxial di 150 mm. tariffa. Questu hè perchè ci hè una perdita evidenti in u caminu quandu a fonte di siliciu è a fonte di carbone scorri da l'upstream di a camera di reazzione attraversu a superficia di l'oblea à a valle di a camera di reazione, è l'area di wafer 200 mm hè più grande di 150 mm. U gasu scorri à traversu a superficia di l'oblea di 200 mm per una distanza più longa, è u gasu fonte cunsumatu in a strada hè più. Sutta a cundizione chì u wafer mantene a rotazione, u grossu generale di a capa epitaxial hè più diluente, cusì u ritmu di crescita hè più lento. In generale, l'uniformità di u spessore di 150 mm è 200 mm wafers epitaxial hè eccellente, è a capacità di prucessu di l'equipaggiu pò risponde à i bisogni di i dispositi di alta qualità.
2.2 Concentrazione di doping di strati epitassiali è uniformità
A Figura 4 mostra l'uniformità di a cuncentrazione di doping è a distribuzione di curva di 150 mm è 200 mmWafer epitassiali di SiC. Comu pò esse vistu da a figura, a curva di distribuzione di cuncentrazione nantu à a wafer epitaxial hà una simmetria evidenti relative à u centru di u wafer. L'uniformità di cuncentrazione di doping di i strati epitassiali di 150 mm è 200 mm hè 2,80% è 2,66% rispettivamente, chì ponu esse cuntrullati in u 3%, chì hè un livellu eccellente per equipaghji internaziunali simili. A curva di cuncentrazione di doping di u stratu epitassiale hè distribuitu in una forma "W" longu a direzzione di u diametru, chì hè principalmente determinata da u campu di flussu di u fornu epitassiale di muru caldu horizontale, perchè a direzzione di u flussu d'aria di u fornu di crescita epitassiale di flussu d'aria horizontale hè da l'estremità d'entrata di l'aria (upstream) è scorri da l'estremità downstream in una manera laminare à traversu a superficia di wafer; perchè u tassu "along-the-way depletion" di a fonte di carbone (C2H4) hè più altu ch'è quellu di a fonte di siliciu (TCS), quandu u wafer gira, u C / Si attuale nantu à a superficia di wafer diminuisce gradualmente da u bordu à u centru (a fonte di carbone in u centru hè menu), secondu a "teoria di a pusizione cumpetitiva" di C è N, a cuncentrazione di doping in u centru di l'ostia diminuisce gradualmente versu u bordu, per ottene una uniformità di cuncentrazione eccellente, u centru. U bordu N2 hè aghjuntu cum'è compensazione durante u prucessu epitassiale per rallentà a diminuzione di a cuncentrazione di doping da u centru à u bordu, in modu chì a curva di cuncentrazione di doping finale presenta una forma "W".
2.3 I difetti di a capa epitassiale
In più di u spessore è di a cuncentrazione di doping, u livellu di cuntrollu di difetti di u stratu epitassiale hè ancu un parametru core per a misurazione di a qualità di l'ostia epitassiale è un indicatore impurtante di a capacità di prucessu di l'equipaggiu epitassiale. Ancu SBD è MOSFET anu diverse esigenze per i difetti, i difetti di morfologia di a superficia più evidenti cum'è difetti di goccia, difetti di triangulu, difetti di carota, difetti di cometa, etc. sò definiti cum'è difetti assassini di i dispositi SBD è MOSFET. A probabilità di fallimentu di chips chì cuntenenu sti difetti hè alta, cusì cuntrullà u numeru di difetti assassini hè estremamente impurtante per migliurà u rendiment di chip è riduce i costi. Figura 5 mostra a distribuzione di difetti killer di 150 mm è 200 mm SiC epitaxial wafers. Sutta a cundizione chì ùn ci hè micca un sbilanciamentu evidenti in u rapportu C / Si, i difetti di a carota è i difetti di cometa ponu esse eliminati basicamente, mentre chì i difetti di goccia è i difetti di triangulu sò ligati à u cuntrollu di pulizia durante l'operazione di l'equipaggiu epitaxial, u livellu di impurità di grafite. parte in a camera di reazzione, è a qualità di u sustrato. Da a Tabella 2, si pò vede chì a densità di difetti assassini di 150 mm è 200 mm wafers epitaxiali pò esse cuntrullati in 0,3 particelle / cm2, chì hè un livellu eccellente per u listessu tipu d'equipaggiu. U nivellu di cuntrollu di densità di difetti fatali di wafer epitaxial 150 mm hè megliu cà quellu di wafer epitaxial 200 mm. Questu hè chì u prucessu di preparazione di u sustrato di 150 mm hè più maturu di quellu di 200 mm, a qualità di u sustrato hè megliu, è u nivellu di cuntrollu di impurità di a camera di reazzione di grafite 150 mm hè megliu.
2.4 Rugosità di a superficia epitassiale
A Figura 6 mostra l'imaghjini AFM di a superficia di 150 mm è 200 mm SiC epitaxial wafers. Si pò vede da a figura chì a superficia di a radica di a rugosità quadrata media Ra di 150 mm è 200 mm di wafers epitassiali hè rispettivamente di 0,129 nm è 0,113 nm, è a superficia di u stratu epitaxial hè liscia senza fenomenu di aggregazione macro-passu evidenti. Stu fenominu mostra chì a crescita di a capa epitaxiale mantene sempre u modu di crescita di u flussu di u passu durante tuttu u prucessu epitaxial, è ùn ci hè micca aggregazione di u passu. Pò esse vistu chì utilizendu u prucessu di crescita epitaxial ottimizatu, i strati epitaxiali lisci ponu esse ottenuti nantu à sustrati di 150 mm è 200 mm.
3 Cunclusioni
I wafers epitassiali omogenei 4H-SiC 150 mm è 200 mm sò stati preparati cù successu nantu à sustrati domestici utilizendu l'equipaggiu di crescita epitaxial 200 mm SiC auto-sviluppatu, è u prucessu epitaxial omogeneu adattatu per 150 mm è 200 mm hè statu sviluppatu. U ritmu di crescita epitaxial pò esse più grande di 60 μm / h. Mentre risponde à u requisitu di epitassi d'alta velocità, a qualità di wafer epitaxial hè eccellente. L'uniformità di u spessore di i wafers epitassiali di 150 mm è 200 mm SiC pò esse cuntrullati in 1,5%, l'uniformità di cuncentrazione hè menu di 3%, a densità di difetti fatali hè menu di 0,3 particelle / cm2, è a rugosità di a superficia epitaxial razziale media quadrata Ra hè menu di 0,15 nm. L'indicatori di prucessu core di i wafers epitassiali sò à u livellu avanzatu in l'industria.
Fonte: Electronic Industry Special Equipment
Autore: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Changsha, Hunan 410111)
Tempu di Postu: Settembre-04-2024