2 Eksperimentaj rezultoj kaj diskuto
2.1Epitaksa tavolodikeco kaj unuformeco
Epitaksia tavoldikeco, dopa koncentriĝo kaj unuformeco estas unu el la kernaj indikiloj por juĝi la kvaliton de epitaksiaj oblatoj. Precize kontrolebla dikeco, dopa koncentriĝo kaj unuformeco ene de la oblato estas la ŝlosilo por certigi la agadon kaj konsistencon deSiC-potencaj aparatoj, kaj epitaksia tavoldikeco kaj dopa koncentriĝunuformeco ankaŭ estas gravaj bazoj por mezuri la procezkapablon de epitaksia ekipaĵo.
Figuro 3 montras la dikecon unuformecon kaj distribuan kurbon de 150 mm kaj 200 mmSiC epitaksaj oblatoj. Povas esti vidite de la figuro ke la epitaksa tavola dika distribukurbo estas simetria ĉirkaŭ la centropunkto de la oblato. La epitaksia proceztempo estas 600s, la averaĝa epitaksia tavoldikeco de la 150mm epitaksia oblato estas 10.89 um, kaj la dikeco-unuformeco estas 1.05%. Laŭ kalkulo, la epitaksia kreskorapideco estas 65.3 um/h, kio estas tipa rapida epitaksia proceznivelo. Sub la sama epitaksia procezo-tempo, la epitaksia tavola dikeco de la 200 mm epitaksia oblato estas 10,10 um, la dika unuformeco estas ene de 1,36%, kaj la totala kreskorapideco estas 60,60 um/h, kiu estas iomete pli malalta ol la 150 mm epitaksia kresko. imposto. Ĉi tio estas ĉar ekzistas evidenta perdo survoje kiam la siliciofonto kaj karbofonto fluas de la kontraŭflue de la reagĉambro tra la oblasurfaco al la laŭflue de la reagĉambro, kaj la 200 mm olata areo estas pli granda ol la 150 mm. La gaso fluas tra la surfaco de la 200 mm oblato por pli longa distanco, kaj la fontgaso konsumita survoje estas pli. Sub la kondiĉo, ke la oblato daŭre turniĝas, la ĝenerala dikeco de la epitaksia tavolo estas pli maldika, do la kreskorapideco estas pli malrapida. Ĝenerale, la dika unuformeco de 150 mm kaj 200 mm epitaksiaj oblatoj estas bonega, kaj la proceza kapablo de la ekipaĵo povas plenumi la postulojn de altkvalitaj aparatoj.
2.2 Epitaxial-tavola dopa koncentriĝo kaj unuformeco
Figuro 4 montras la dopa koncentriĝo unuformeco kaj kurba distribuo de 150 mm kaj 200 mmSiC epitaksaj oblatoj. Kiel povas esti vidita de la figuro, la koncentriĝa distribua kurbo sur la epitaksa oblato havas evidentan simetrion relative al la centro de la oblato. La dopa koncentriĝo unuformeco de la 150 mm kaj 200 mm epitaxial tavoloj estas 2.80% kaj 2.66% respektive, kiu povas esti kontrolita ene de 3%, kiu estas bonega nivelo por simila internacia ekipaĵo. La dopa koncentriĝa kurbo de la epitaksia tavolo estas distribuita en "W" formo laŭ la diametrodirekto, kiu estas ĉefe determinita de la flukampo de la horizontala varma muro epitaksia forno, ĉar la aerflua direkto de la horizontala aerflua epitaksia kreskoforno estas de la aerenirfino (kontraŭflue) kaj elfluas de la laŭflua fino en lamena maniero tra la oblasurfaco; ĉar la "laŭ-la-voja malplenigo-" indico de la karbofonto (C2H4) estas pli alta ol tiu de la siliciofonto (TCS), kiam la oblato rotacias, la fakta C/Si sur la oblatsurfaco iom post iom malpliiĝas de la rando ĝis la centro (la karbofonto en la centro estas malpli), laŭ la "konkurenciva pozicioteorio" de C kaj N, la dopa koncentriĝo en la centro de la oblato iom post iom malpliiĝas al la rando, por akiri bonega koncentriĝo unuformeco, la rando N2 estas aldonita kiel kompenso dum la epitaxial procezo bremsi la malkreskon en dopa koncentriĝo de la centro ĝis la rando, tiel ke la fina dopa koncentriĝo kurbo prezentas "W" formon.
2.3 Epitaksaj tavoldifektoj
Krom dikeco kaj dopa koncentriĝo, la nivelo de epitaxial-tavola difektokontrolo ankaŭ estas kerna parametro por mezuri la kvaliton de epitaksiaj oblatoj kaj grava indikilo de la proceza kapablo de epitaksiaj ekipaĵoj. Kvankam SBD kaj MOSFET havas malsamajn postulojn por difektoj, la pli evidentaj surfacmorfologiodifektoj kiel ekzemple gutdifektoj, trianguldifektoj, karotodifektoj, kometdifektoj, ktp. estas difinitaj kiel mortigaj difektoj de SBD kaj MOSFET-aparatoj. La probablo de malsukceso de blatoj enhavantaj ĉi tiujn difektojn estas alta, do kontroli la nombron da mortigaj difektoj estas ekstreme grava por plibonigado de peceto kaj reduktado de kostoj. Figuro 5 montras la distribuadon de mortigaj difektoj de 150 mm kaj 200 mm SiC epitaxial oblatoj. Sub la kondiĉo, ke ne ekzistas evidenta malekvilibro en la rilatumo C/Si, karotaj difektoj kaj kometaj difektoj povas esti esence forigitaj, dum gutodifektoj kaj triangulaj difektoj rilatas al la pureco-kontrolo dum la funkciado de epitaxial ekipaĵo, la malpura nivelo de grafito. partoj en la reagĉambro, kaj la kvalito de la substrato. De Tabelo 2, oni povas vidi, ke la mortiga difekta denseco de 150 mm kaj 200 mm epitaksiaj oblatoj povas esti kontrolita ene de 0,3 partikloj/cm2, kio estas bonega nivelo por la sama speco de ekipaĵo. La mortiga difekta denseca kontrolnivelo de 150 mm epitaksia oblato estas pli bona ol tiu de 200 mm epitaksia oblato. Ĉi tio estas ĉar la procezo de preparado de substrato de 150 mm estas pli matura ol tiu de 200 mm, la kvalito de la substrato estas pli bona, kaj la nivelo de kontrolo de malpureco de 150 mm grafita reagĉambro estas pli bona.
2.4 Epitaksa oblata surfaca malglateco
Figuro 6 montras la AFM-bildojn de la surfaco de 150 mm kaj 200 mm SiC epitaksaj oblatoj. Oni povas vidi el la figuro, ke la surfaca radiko averaĝa kvadrata malglateco Ra de 150 mm kaj 200 mm epitaksiaj oblatoj estas 0,129 nm kaj 0,113 nm respektive, kaj la surfaco de la epitaxial tavolo estas glata sen evidenta makro-paŝa agregacia fenomeno. Ĉi tiu fenomeno montras, ke la kresko de la epitaksia tavolo ĉiam konservas la paŝofluan kreskoreĝimon dum la tuta epitaksia procezo, kaj neniu paŝo-agregado okazas. Oni povas vidi, ke uzante la optimumigitan epitaksian kreskoprocezon, glataj epitaksaj tavoloj povas esti akiritaj sur 150 mm kaj 200 mm malalt-angulaj substratoj.
3 Konkludo
La 150 mm kaj 200 mm 4H-SiC homogenaj epitaksiaj oblatoj estis sukcese preparitaj sur hejmaj substratoj uzante la mem-evoluitan 200 mm SiC epitaksial-kreskekipaĵon, kaj la homogena epitaksia procezo taŭga por 150 mm kaj 200 mm estis evoluigita. La epitaksia kreskorapideco povas esti pli granda ol 60 μm/h. Plenumante la altrapidan epitaksian postulon, la epitaksia oblatkvalito estas bonega. La dikeca unuformeco de la 150 mm kaj 200 mm SiC epitaksiaj oblatoj povas esti kontrolita ene de 1.5%, la koncentriĝa unuformeco estas malpli ol 3%, la mortiga difektodenseco estas malpli ol 0.3 partikloj/cm2, kaj la epitaksia surfaca malglateco radiko averaĝa kvadrata Ra. estas malpli ol 0,15 nm. La kernaj procezaj indikiloj de la epitaksiaj oblatoj estas ĉe la altnivela en la industrio.
Fonto: Elektronika Industrio Speciala Ekipaĵo
Aŭtoro: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48-a Esplorinstituto de Ĉina Elektronika Teknologia Grupo Korporacio, Changsha, Hunan 410111)
Afiŝtempo: Sep-04-2024