2 Canlyniadau arbrofol a thrafodaeth
2.1Haen epitaxialtrwch ac unffurfiaeth
Mae trwch haen epitaxial, crynodiad dopio ac unffurfiaeth yn un o'r dangosyddion craidd ar gyfer barnu ansawdd wafferi epitaxial. Trwch y gellir ei reoli'n gywir, crynodiad dopio ac unffurfiaeth o fewn y wafer yw'r allwedd i sicrhau perfformiad a chysondebDyfeisiau pŵer SiC, ac mae trwch haen epitaxial ac unffurfiaeth crynodiad dopio hefyd yn seiliau pwysig ar gyfer mesur gallu proses offer epitaxial.
Mae Ffigur 3 yn dangos unffurfiaeth trwch a chromlin ddosbarthu 150 mm a 200 mmwafferi epitaxial SiC. Gellir gweld o'r ffigur bod cromlin dosbarthiad trwch yr haen epitaxial yn gymesur â chanolbwynt y wafer. Yr amser proses epitaxial yw 600au, trwch haen epitaxial cyfartalog y wafer epitaxial 150mm yw 10.89 um, ac mae'r unffurfiaeth trwch yn 1.05%. Trwy gyfrifo, y gyfradd twf epitaxial yw 65.3 um/h, sy'n lefel proses epitaxial cyflym nodweddiadol. O dan yr un amser proses epitaxial, trwch haen epitaxial y wafer epitaxial 200 mm yw 10.10 um, mae'r unffurfiaeth trwch o fewn 1.36%, a'r gyfradd twf gyffredinol yw 60.60 um / h, sydd ychydig yn is na'r twf epitaxial 150 mm. cyfradd. Mae hyn oherwydd bod colled amlwg ar hyd y ffordd pan fydd y ffynhonnell silicon a'r ffynhonnell garbon yn llifo o ochr i fyny'r afon o'r siambr adwaith trwy'r wyneb wafer i lawr yr afon o'r siambr adwaith, ac mae'r ardal wafer 200 mm yn fwy na'r 150 mm. Mae'r nwy yn llifo trwy wyneb y wafer 200 mm am bellter hirach, ac mae'r ffynhonnell nwy a ddefnyddir ar hyd y ffordd yn fwy. O dan yr amod bod y wafer yn parhau i gylchdroi, mae trwch cyffredinol yr haen epitaxial yn deneuach, felly mae'r gyfradd twf yn arafach. Ar y cyfan, mae unffurfiaeth trwch wafferi epitaxial 150 mm a 200 mm yn rhagorol, a gall gallu prosesu'r offer fodloni gofynion dyfeisiau o ansawdd uchel.
2.2 Crynodiad dopio haen epitaxial ac unffurfiaeth
Mae Ffigur 4 yn dangos unffurfiaeth y crynodiad dopio a dosbarthiad cromlin o 150 mm a 200 mmwafferi epitaxial SiC. Fel y gwelir o'r ffigur, mae gan gromlin dosbarthiad crynodiad y wafer epitaxial gymesuredd amlwg o'i gymharu â chanol y wafer. Mae unffurfiaeth crynodiad dopio yr haenau epitaxial 150 mm a 200 mm yn 2.80% a 2.66% yn y drefn honno, y gellir ei reoli o fewn 3%, sy'n lefel ardderchog ar gyfer offer rhyngwladol tebyg. Mae cromlin crynodiad dopio yr haen epitaxial yn cael ei ddosbarthu mewn siâp "W" ar hyd y cyfeiriad diamedr, a bennir yn bennaf gan faes llif y ffwrnais epitaxial wal poeth llorweddol, oherwydd bod cyfeiriad llif aer y ffwrnais twf epitaxial llif aer llorweddol yn dod o pen y fewnfa aer (i fyny'r afon) ac yn llifo allan o'r pen i lawr yr afon mewn modd laminaidd trwy wyneb y wafer; oherwydd bod cyfradd "disbyddu ar hyd-y-ffordd" y ffynhonnell carbon (C2H4) yn uwch na chyfradd y ffynhonnell silicon (TCS), pan fydd y wafer yn cylchdroi, mae'r gwir C / Si ar wyneb y wafer yn gostwng yn raddol o'r ymyl i y ganolfan (mae'r ffynhonnell carbon yn y canol yn llai), yn ôl "theori sefyllfa gystadleuol" C ac N, mae'r crynodiad dopio yng nghanol y wafer yn gostwng yn raddol tuag at yr ymyl, er mwyn cael unffurfiaeth crynodiad rhagorol, ychwanegir yr ymyl N2 fel iawndal yn ystod y broses epitaxial i arafu'r gostyngiad mewn crynodiad dopio o'r canol i'r ymyl, fel bod y gromlin crynodiad dopio terfynol yn cyflwyno siâp "W".
2.3 Diffygion haen epitaxial
Yn ogystal â thrwch a chrynodiad dopio, mae lefel rheoli diffygion haen epitaxial hefyd yn baramedr craidd ar gyfer mesur ansawdd wafferi epitaxial ac yn ddangosydd pwysig o allu proses offer epitaxial. Er bod gan SBD a MOSFET wahanol ofynion ar gyfer diffygion, mae'r diffygion morffoleg arwyneb mwy amlwg megis diffygion gollwng, diffygion triongl, diffygion moron, diffygion comet, ac ati yn cael eu diffinio fel diffygion lladd dyfeisiau SBD a MOSFET. Mae'r tebygolrwydd o fethiant sglodion sy'n cynnwys y diffygion hyn yn uchel, felly mae rheoli nifer y diffygion lladd yn hynod bwysig ar gyfer gwella cynnyrch sglodion a lleihau costau. Mae Ffigur 5 yn dangos dosbarthiad namau lladd o wafferi epitaxial SiC 150 mm a 200 mm. O dan yr amod nad oes anghydbwysedd amlwg yn y gymhareb C / Si, gellir dileu diffygion moron a diffygion comet yn y bôn, tra bod diffygion gollwng a diffygion triongl yn gysylltiedig â rheolaeth glendid yn ystod gweithrediad offer epitaxial, lefel amhuredd graffit. rhannau yn y siambr adwaith, ac ansawdd y swbstrad. O Dabl 2, gellir gweld y gellir rheoli dwysedd namau lladd o 150 mm a 200 mm o wafferi epitaxial o fewn 0.3 gronynnau / cm2, sy'n lefel ardderchog ar gyfer yr un math o offer. Mae lefel rheoli dwysedd namau angheuol o waffer epitaxial 150 mm yn well na lefel afrlladen epitaxial 200 mm. Mae hyn oherwydd bod y broses o baratoi swbstrad o 150 mm yn fwy aeddfed na 200 mm, mae ansawdd y swbstrad yn well, ac mae lefel rheoli amhuredd siambr adwaith graffit 150 mm yn well.
2.4 Garwedd arwyneb wafferi epitaxial
Mae Ffigur 6 yn dangos y delweddau AFM o wyneb wafferi epitaxial SiC 150 mm a 200 mm. Gellir gweld o'r ffigur bod y gwreiddyn arwyneb cymedrig garwedd sgwâr Ra o 150 mm a 200 mm wafferi epitaxial yn 0.129 nm a 0.113 nm yn y drefn honno, ac mae wyneb yr haen epitaxial yn llyfn heb ffenomen agregu macro-gam amlwg. Mae'r ffenomen hon yn dangos bod twf yr haen epitaxial bob amser yn cynnal y modd twf llif cam yn ystod y broses epitaxial gyfan, ac nid oes unrhyw agregu cam yn digwydd. Gellir gweld, trwy ddefnyddio'r broses twf epitaxial optimaidd, y gellir cael haenau epitaxial llyfn ar swbstradau ongl isel 150 mm a 200 mm.
3 Casgliad
Paratowyd y wafferi epitaxial homogenaidd 150 mm a 200 mm 4H-SiC yn llwyddiannus ar swbstradau domestig gan ddefnyddio'r offer twf epitaxial SiC 200 mm hunanddatblygedig, a datblygwyd y broses epitaxial homogenaidd sy'n addas ar gyfer 150 mm a 200 mm. Gall y gyfradd twf epitaxial fod yn fwy na 60 μm/h. Wrth fodloni'r gofyniad epitacsi cyflym, mae ansawdd y wafferi epitaxial yn rhagorol. Gellir rheoli unffurfiaeth trwch y wafferi epitaxial SiC 150 mm a 200 mm o fewn 1.5%, mae'r unffurfiaeth crynodiad yn llai na 3%, mae'r dwysedd diffyg angheuol yn llai na 0.3 gronynnau / cm2, ac mae'r garwedd arwyneb epitaxial gwraidd sgwâr cymedrig Ra yn llai na 0.15 nm. Mae dangosyddion prosesau craidd y wafferi epitaxial ar y lefel uwch yn y diwydiant.
Ffynhonnell: Offer Arbennig y Diwydiant Electronig
Awdur: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48fed Sefydliad Ymchwil Grŵp Technoleg Electroneg Tsieina Corporation, Changsha, Hunan 410111)
Amser postio: Medi-04-2024