2 Emaitza esperimentalak eta eztabaida
2.1Geruza epitaxialalodiera eta uniformetasuna
Epitaxial geruzaren lodiera, dopin-kontzentrazioa eta uniformetasuna epitaxial obleen kalitatea epaitzeko adierazle nagusietako bat dira. Zehaztasunez kontrola daitekeen lodiera, dopin-kontzentrazioa eta oblearen barneko uniformetasuna dira errendimendua eta koherentzia bermatzeko gakoa.SiC potentzia-gailuak, eta epitaxiaren geruzaren lodiera eta dopinaren kontzentrazio-uniformitatea ere oinarri garrantzitsuak dira epitaxial ekipoen prozesu-gaitasuna neurtzeko.
3. irudian 150 mm-ko eta 200 mm-ko lodiera-uniformitatea eta banaketa-kurba erakusten daSiC obleak epitaxialak. Irudian ikus daiteke geruza epitaxialaren lodieraren banaketa-kurba oblearen erdiko puntuarekiko simetrikoa dela. Prozesu epitaxialaren denbora 600s da, 150 mm-ko oble epitaxialaren batez besteko geruza epitaxialaren lodiera 10,89 um-koa da eta lodieraren uniformetasuna % 1,05 da. Kalkuluen arabera, epitaxia-hazkunde-tasa 65,3 um/h-koa da, hau da, prozesu epitaxial azkarren ohiko maila. Prozesu epitaxialaren denbora berean, 200 mm-ko oblearen epitaxiaren geruza epitaxialaren lodiera 10,10 um-koa da, lodieraren uniformetasuna % 1,36aren barruan dago eta hazkunde-tasa orokorra 60,60 um/h-koa da, hau da, 150 mm-ko hazkunde epitaxiala baino apur bat txikiagoa. tasa. Hau da, bidean galera nabaria dagoelako silizio-iturria eta karbono-iturria erreakzio-ganberaren gorantik oblearen gainazaletik erreakzio-ganberaren ur-beherantz isurtzen direnean, eta 200 mm-ko oblearen azalera 150 mm-koa baino handiagoa denean. Gasa 200 mm-ko oblearen gainazaletik igarotzen da distantzia luzeagoan, eta bidean kontsumitzen den iturriko gasa handiagoa da. Obleak biratzen jarraitzen duen baldintzapean, geruza epitaxialaren lodiera orokorra meheagoa da, beraz, hazkunde-tasa motelagoa da. Orokorrean, 150 mm eta 200 mm-ko obleen epitaxialen lodiera-uniformitatea bikaina da eta ekipamenduaren prozesu-gaitasunak kalitate handiko gailuen eskakizunak bete ditzake.
2.2 Geruza epitaxialeko dopinaren kontzentrazioa eta uniformitatea
4. irudiak 150 mm-ko eta 200 mm-ko dopin-kontzentrazio-uniformitatea eta kurbaren banaketa erakusten duSiC obleak epitaxialak. Irudian ikus daitekeenez, oblea epitaxialeko kontzentrazio-banaketaren kurbak oblearen zentroarekiko simetria nabaria du. 150 mm-ko eta 200 mm-ko geruza epitaxialen dopin-kontzentrazio-uniformitatea % 2,80 eta % 2,66koa da, hurrenez hurren, % 3an kontrola daitekeena, maila bikaina da nazioarteko antzeko ekipoetarako. Geruza epitaxialaren dopin-kontzentrazio-kurba "W" forman banatzen da diametroaren norabidean zehar, horma bero horizontaleko labe epitaxialaren fluxu-eremuak batez ere zehazten duena, aire-fluxuaren hazkuntzako labe horizontalaren aire-fluxuaren norabidea delako. airearen sarrerako muturra (urtean gora) eta beheranzko muturretik kanpora isurtzen da obleen gainazaletik era laminarrean; karbono-iturriaren (C2H4) "bidean agortzeko" tasa silizio-iturriaren (TCS) baino handiagoa denez, oblea biratzen denean, oblearen gainazaleko benetako C/Si-a pixkanaka txikitzen da ertzetik. zentroan (karbono-iturria erdian txikiagoa da), C eta N-ren "posizio lehiakorreko teoriaren" arabera, oblearen erdiko dopin-kontzentrazioa pixkanaka txikitzen da ertzerantz, lortzeko kontzentrazio-uniformitate bikaina, N2 ertza konpentsazio gisa gehitzen da prozesu epitaxialean zehar dopin-kontzentrazioa erdigunetik ertzera dopinaren beherakada moteltzeko, azken dopin-kontzentrazio-kurbak "W" forma izan dezan.
2.3 Geruza epitaxialaren akatsak
Lodiera eta dopin-kontzentrazioaz gain, geruza epitaxialaren akatsen kontrolaren maila epitaxial obleen kalitatea neurtzeko oinarrizko parametroa da eta epitaxial ekipoen prozesu-gaitasunaren adierazle garrantzitsu bat ere bada. SBD eta MOSFET-ek akatsetarako baldintza desberdinak dituzten arren, gainazaleko morfologia-akats nabarmenenak, hala nola tanta-akatsak, triangelu-akatsak, azenario-akatsak, kometak, etab.-ak SBD eta MOSFET gailuen akats hiltzaile gisa definitzen dira. Akats horiek dituzten txipak porrot egiteko probabilitatea handia da, beraz, akats hiltzaileen kopurua kontrolatzea oso garrantzitsua da txiparen etekina hobetzeko eta kostuak murrizteko. 5. irudiak 150 mm eta 200 mm SiC epitaxial obleen akats hiltzaileen banaketa erakusten du. C/Si ratioan desoreka agerikorik ez dagoen baldintzapean, azenarioen akatsak eta kometaren akatsak ezabatu daitezke funtsean, eta tanta akatsak eta triangelu akatsak epitaxial ekipamenduaren funtzionamenduan garbitasun-kontrolarekin lotuta dauden bitartean, grafitoaren ezpurutasun-maila. erreakzio-ganberako piezak, eta substratuaren kalitatea. 2. taulan, ikus daiteke 150 mm eta 200 mm-ko oble epitaxialen akats hiltzaileen dentsitatea 0,3 partikula/cm2-ren barruan kontrola daitekeela, hau da, maila bikaina ekipo mota bererako. 150 mm-ko oblea epitaxialaren akats hilgarrien dentsitatea kontrolatzeko maila hobea da 200 mm-ko oblea epitaxialarena baino. Hau da, 150 mm-ko substratua prestatzeko prozesua 200 mm-koa baino helduagoa delako, substratuaren kalitatea hobea da eta 150 mm-ko grafitoaren erreakzio-ganberaren ezpurutasun-kontrol maila hobea da.
2.4 Oblea epitaxialaren gainazaleko zimurtasuna
6. irudiak 150 mm eta 200 mm SiC epitaxial obleen gainazaleko AFM irudiak erakusten ditu. Irudian ikus daiteke 150 mm eta 200 mm-ko oble epitaxialen Ra azaleko erroaren batez besteko zimurtasun karratua 0,129 nm eta 0,113 nm dela hurrenez hurren, eta geruza epitaxialaren gainazala leuna dela makro-urratsen agregazio-fenomeno nabaririk gabe. Fenomeno honek erakusten du geruza epitaxialaren hazkuntzak prozesu epitaxial osoan zehar urrats-fluxuaren hazkuntza modua mantentzen duela beti, eta ez da pauso-agregaziorik gertatzen. Ikusten denez, hazkunde epitaxial optimizatua erabiliz, geruza epitaxial leunak lor daitezke 150 mm eta 200 mm-ko angelu baxuko substratuetan.
3 Ondorioa
150 mm eta 200 mm 4H-SiC epitaxial obleak arrakastaz prestatu ziren etxeko substratuetan 200 mm-ko SiC hazkuntza epitaxial-ekipoa erabiliz, eta 150 mm eta 200 mm-rako egokia den prozesu epitaxial homogeneoa garatu zen. Hazkunde epitaxiala 60 μm/h baino handiagoa izan daiteke. Abiadura handiko epitaxiaren eskakizuna betetzen duen bitartean, obleen epitaxiaren kalitatea bikaina da. 150 mm eta 200 mm SiC epitaxial obleen lodiera-uniformitatea % 1,5ean kontrolatu daiteke, kontzentrazio-uniformetasuna % 3 baino txikiagoa da, akats hilgarriaren dentsitatea 0,3 partikula/cm2 baino txikiagoa da eta epitaxiaren gainazaleko zimurtasunaren erro karratuaren batez bestekoa Ra. 0,15 nm baino txikiagoa da. Epitaxial obleen oinarrizko prozesu-adierazleak industrian maila aurreratuan daude.
Iturria: Industria Elektronikoaren Ekipamendu Berezia
Egileak: 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)
Argitalpenaren ordua: 2024-04-09