Faoi láthair, tá an tionscal SiC ag athrú ó 150 mm (6 orlach) go 200 mm (8 orlach). Chun freastal ar an éileamh práinneach ar mhórmhéid, sliseog homoepitaxial ard-chaighdeán SiC sa tionscal, 150mm agus 200mmsliseog homoepitaxial 4H-SiCullmhaíodh go rathúil iad ar fhoshraitheanna baile ag baint úsáide as an trealamh fáis epitaxial 200mm SiC a forbraíodh go neamhspleách. Forbraíodh próiseas homoepitaxial oiriúnach do 150mm agus 200mm, inar féidir leis an ráta fáis epitaxial a bheith níos mó ná 60um / h. Agus an epitaxy ardluais á chomhlíonadh, tá cáilíocht an wafer epitaxial den scoth. An aonfhoirmeacht tiús 150 mm agus 200 mmsliseog epitaxial SICIs féidir é a rialú laistigh de 1.5%, tá an aonfhoirmeacht tiúchan níos lú ná 3%, tá an dlús locht marfach níos lú ná 0.3 cáithníní / cm2, agus tá garbh an dromchla epitaxial meánmhéide cearnach Ra níos lú ná 0.15nm, agus tá na táscairí próisis lárnacha go léir ag ardleibhéal an tionscail.
Cairbíd Sileacain (SIC)ar cheann d'ionadaithe na n-ábhar leathsheoltóra tríú glúin. Tá tréithe neart ard-réimse miondealaithe aige, seoltacht theirmeach den scoth, treoluas srutha saturation leictreon mór, agus friotaíocht láidir radaíochta. Tá sé tar éis méadú mór a dhéanamh ar chumas próiseála fuinnimh na bhfeistí cumhachta agus is féidir leis riachtanais seirbhíse an chéad ghlúin eile de threalamh leictreonach cumhachta a chomhlíonadh le haghaidh feistí le cumhacht ard, méid beag, teocht ard, radaíocht ard agus coinníollacha foircneacha eile. Féadann sé spás a laghdú, tomhaltas cumhachta a laghdú agus ceanglais fuaraithe a laghdú. Thug sé athruithe réabhlóideacha ar fheithiclí nua fuinnimh, iompar iarnróid, eangacha cliste agus réimsí eile. Dá bhrí sin, tá leathsheoltóirí chomhdhúile sileacain aitheanta mar an t-ábhar idéalach a bheidh i gceannas ar an gcéad ghlúin eile de ghléasanna leictreonacha cumhachta ard-chumhachta. Le blianta beaga anuas, a bhuíochas leis an tacaíocht bheartais náisiúnta d'fhorbairt an tionscail leathsheoltóra tríú glúin, tá taighde agus forbairt agus tógáil an chórais tionscail gléas SiC 150 mm críochnaithe go bunúsach sa tSín, agus tá slándáil an tslabhra tionsclaíoch ráthaithe go bunúsach. Dá bhrí sin, tá fócas an tionscail tar éis aistriú de réir a chéile ar rialú costais agus feabhsú éifeachtúlachta. Mar a thaispeántar i dTábla 1, i gcomparáid le 150 mm, tá ráta úsáide imeall níos airde ag 200 mm SiC, agus is féidir aschur sliseanna wafer aonair a mhéadú thart ar 1.8 uair. Tar éis don teicneolaíocht aibíocht, is féidir costas déantúsaíochta sliseanna aonair a laghdú 30%. Is bealach díreach é an cinn teicneolaíochta de 200 mm chun "costais a laghdú agus éifeachtúlacht a mhéadú", agus is é an eochair freisin do thionscal leathsheoltóra mo thír "reáchtáil comhthreomhar" nó fiú "luaidhe".
Difriúil ón bpróiseas gléas Si,Feistí cumhachta leathsheoltóra SiCiad go léir a phróiseáil agus a ullmhú le sraitheanna epitaxial mar bhunchloch. Ábhair bhunúsacha riachtanacha do ghléasanna cumhachta SiC iad sliseoga eipeatórach. Cinneann cáilíocht na ciseal epitaxial go díreach toradh na feiste, agus is ionann a chostas agus 20% den chostas déantúsaíochta sliseanna. Dá bhrí sin, tá fás epitaxial ina nasc idirmheánach riachtanach i bhfeistí cumhachta SiC. Déantar teorainn uachtarach leibhéal an phróisis epitaxial a chinneadh ag trealamh epitaxial. Faoi láthair, tá an leibhéal logánaithe de threalamh epitaxial 150mm SiC sa tSín sách ard, ach tá an leagan amach iomlán de 200mm lag taobh thiar den leibhéal idirnáisiúnta ag an am céanna. Dá bhrí sin, chun na riachtanais phráinneacha agus na fadhbanna scrogaill a bhaineann le déantúsaíocht ábhar epitaxial ard-mhéid a réiteach d'fhorbairt an tionscail leathsheoltóra tríú glúin intíre, tugann an páipéar seo isteach an trealamh epitaxial 200 mm SiC a forbraíodh go rathúil i mo thír, agus déanann sé staidéar ar an bpróiseas epitaxial. Trí bharrfheabhsú a dhéanamh ar pharaiméadair an phróisis, mar shampla teocht an phróisis, ráta sreafa gáis iompróra, cóimheas C/Si, etc., an aonfhoirmeacht tiúchan <3%, tiús neamh-éide <1.5%, roughness Ra <0.2 nm agus dlús locht marfach <0.3 grán Faightear /cm2 de 150 mm agus 200 mm sliseog epitaxial SiC le foirnéis epitaxial chomhdhúile sileacain 200 mm forbartha go neamhspleách. Is féidir le leibhéal an phróisis trealaimh freastal ar riachtanais ullmhúcháin gléas cumhachta SiC ardchaighdeáin.
1 Turgnamh
1.1 Prionsabal naSiC epitaxialpróiseas
Áirítear go príomha le próiseas fáis homoepitaxial 4H-SiC 2 phríomhchéim, eadhon, eitseáil ardteochta in-situ de shubstráit 4H-SiC agus próiseas aonchineálach sil-leagan ceimiceach gaile. Is é príomhchuspóir eitseáil tsubstráit in-situ ná damáiste dromchla an tsubstráit a bhaint tar éis snasta wafer, leacht snasta iarmharach, cáithníní agus ciseal ocsaíd, agus is féidir struchtúr céim adamhach rialta a fhoirmiú ar dhromchla an tsubstráit trí eitseáil. De ghnáth déantar eitseáil in-situ in atmaisféar hidrigine. De réir riachtanais an phróisis iarbhír, is féidir méid beag de ghás cúnta a chur leis freisin, mar shampla clóiríd hidrigine, própán, eitiléine nó silane. Go ginearálta tá teocht an eitseála hidrigine in-situ os cionn 1 600 ℃, agus déantar brú an tseomra imoibrithe a rialú go ginearálta faoi bhun 2 × 104 Pa le linn an phróisis eitseála.
Tar éis dromchla an tsubstráit a ghníomhachtú trí eitseáil in-situ, téann sé isteach sa phróiseas taisceadh gaile ceimiceach ardteochta, is é sin, an fhoinse fáis (amhail eitiléine / própán, TCS / silane), foinse dópála ( foinse dópála n-cineál nítrigine). , foinse dópála p-cineál TMAl), agus gás cúnta cosúil le clóiríd hidrigine a iompar chuig an seomra imoibrithe trí shreabhadh mór gáis iompróra (hidrigine de ghnáth). Tar éis don ghás imoibriú sa seomra imoibrithe ardteochta, imoibríonn cuid den réamhtheachtaí go ceimiceach agus adsorbs ar an dromchla wafer, agus ciseal epitaxial aonchineálach 4H-SiC aonchineálach le tiúchan dópála ar leith, tiús ar leith, agus déantar cáilíocht níos airde. ar dhromchla an tsubstráit ag baint úsáide as an tsubstráit aon-criostail 4H-SiC mar theimpléad. Tar éis blianta de thaiscéalaíocht theicniúil, tá an teicneolaíocht homoepitaxial 4H-SiC tar éis aibithe go bunúsach agus úsáidtear go forleathan i dtáirgeadh tionsclaíoch. Tá dhá shaintréithe tipiciúla ag an teicneolaíocht homoepitaxial 4H-SiC is mó a úsáidtear ar domhan:
(1) Ag baint úsáide as eis-ais (i gcoibhneas leis an eitleán criostail <0001>, i dtreo an treo criostail <11-20>) tsubstráit gearrtha oblique mar theimpléad, tá ciseal epitaxial ard-íonachta aon-criostail 4H-SiC gan neamhíonachtaí. thaisceadh ar an tsubstráit i bhfoirm modh fáis céim-sreabhadh. D'úsáid fás homoepitaxial luath 4H-SiC foshraith dhearfach criostail, is é sin, an <0001> eitleán Si le haghaidh fáis. Tá dlús na gcéimeanna adamhach ar dhromchla an tsubstráit criostail dhearfach íseal agus tá na hardáin leathan. Is furasta fás núiclithe déthoiseach a tharlaíonn le linn an phróisis epitaxy chun criostail 3C SiC (3C-SiC) a fhoirmiú. Trí ghearradh lasmuigh den ais, is féidir céimeanna adamhach ard-dlúis, leithead ardán caol a thabhairt isteach ar dhromchla an tsubstráit 4H-SiC <0001>, agus is féidir leis an réamhtheachtaí adsorbed seasamh céim adamhach a bhaint amach go héifeachtach le fuinneamh dromchla réasúnta íseal trí idirleathadh dromchla. . Ag an gcéim, tá suíomh na nasctha réamhtheachtaithe adamh / grúpa móilíneach uathúil, mar sin sa mhodh fáis sreabhadh céim, is féidir leis an gciseal epitaxial oidhreacht cruachta ciseal adamhach dúbailte Si-C den tsubstráit a oidhreacht go foirfe chun criostail aonair a fhoirmiú leis an gcéanna criostail. chéim mar an tsubstráit.
(2) Baintear amach fás epitaxial ardluais trí fhoinse sileacain ina bhfuil clóirín a thabhairt isteach. I gcórais sil-leagan ceimiceach gaile traidisiúnta SiC, is iad silane agus própán (nó eitiléin) na príomhfhoinsí fáis. Sa phróiseas chun an ráta fáis a mhéadú trí ráta sreafa na foinse fáis a mhéadú, de réir mar a leanann an brú páirteach cothromaíochta den chomhpháirt sileacain ag méadú, tá sé éasca cnuasaigh sileacain a fhoirmiú trí núicléas aonchineálach céim gáis, rud a laghdaíonn go mór ráta úsáide an chomhpháirte sileacain. foinse sileacain. Cuireann foirmiú braislí sileacain teorainn go mór le feabhas a chur ar an ráta fáis epitaxial. Ag an am céanna, is féidir le braislí sileacain cur isteach ar an bhfás sreabhadh céim agus a bheith ina chúis le núicléas lochtach. D'fhonn núicléasú céim gáis aonchineálach a sheachaint agus an ráta fáis epitaxial a mhéadú, is é tabhairt isteach foinsí sileacain clóirín-bhunaithe an modh príomhshrutha faoi láthair chun ráta fáis epitaxial 4H-SiC a mhéadú.
Trealamh epitaxial SiC 1.2 200 mm (8-orlach) agus coinníollacha próisis
Rinneadh na turgnaimh a thuairiscítear sa pháipéar seo go léir ar threalamh epitaxial SiC balla te cothrománach monolithic comhoiriúnach 150/200 mm (6/8-orlach) a d'fhorbair go neamhspleách ag 48ú Institiúid Teicneolaíochta Grúpa Teicneolaíochta na Síne Leictreonaic Corporation. Tacaíonn an foirnéis epitaxial le luchtú agus díluchtú wafer go hiomlán uathoibríoch. Is léaráid scéimeach é Fíor 1 de struchtúr inmheánach seomra imoibrithe an trealaimh epitaxial. Mar a thaispeántar i bhFíor 1, is é balla seachtrach an tseomra imoibrithe clog Grianchloch le interlayer uisce-fuaraithe, agus tá an taobh istigh den clog seomra imoibriúcháin ard-teocht, atá comhdhéanta de inslithe theirmigh carbóin bhraith, ard-íonachta. cuas graifít speisialta, bonn rothlach gás-snámh graifíte, etc. Tá an clog Grianchloch ar fad clúdaithe le corna ionduchtaithe sorcóireach, agus déantar an seomra imoibrithe taobh istigh den chlog a théamh go leictreamaighnéadach trí mheán-minicíocht soláthar cumhachta ionduchtaithe. Mar a thaispeántar i bhFíor 1 (b), sreabhann an gás iompróra, an gás imoibrithe, agus an gás dópála tríd an dromchla wafer i sreabhadh cothrománach laminar ó suas an sruth den seomra imoibrithe go dtí an sruth ón seomra imoibrithe agus scaoiltear amach as an eireaball iad. deireadh gáis. Chun an comhsheasmhacht laistigh den wafer a chinntiú, déantar an wafer a iompraíonn an bonn aer snámh a rothlú i gcónaí le linn an phróisis.
Is é an tsubstráit a úsáidtear sa turgnamh ná tsubstráit SiC snasta déthaobhach 150 mm, 200 mm (6 orlach, 8 n-orlach) <1120> treo 4 ° seach-uillinn seoltaí n-cineál 4H-SiC a tháirgtear ag Shanxi Shuoke Crystal. Úsáidtear trichlorosilane (SiHCl3, TCS) agus eitiléine (C2H4) mar na príomhfhoinsí fáis sa turgnamh próisis, ina measc úsáidtear TCS agus C2H4 mar fhoinse sileacain agus foinse carbóin faoi seach, úsáidtear nítrigin ard-íonachta (N2) mar n-. cineál foinse dópála, agus úsáidtear hidrigin (H2) mar ghás caolaithe agus gás iompróra. Is é raon teochta an phróisis epitaxial ná 1 600 ~ 1 660 ℃, is é 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa an brú próisis, agus is é ráta sreabhadh gáis iompróra H2 ná 100 ~ 140 L/nim.
1.3 Tástáil agus tréithriú sliseog epitaxial
Baineadh úsáid as speictriméadar infridhearg Fourier (monaróir trealaimh Thermalfisher, samhail iS50) agus tástálaí tiúchan tóirse mearcair (monaróir trealaimh Semilab, múnla 530L) chun meán agus dáileadh tiús ciseal epitaxial agus tiúchan dópála a shainiú; Socraíodh tiús agus tiúchan dópála gach pointe sa chiseal epitaxial trí phointí a thógáil feadh na líne trastomhais ag trasnú gnáthlíne an phríomhchiumhais tagartha ag 45 ° ag lár an wafer le baint imeall 5 mm. Le haghaidh wafer 150 mm, tógadh 9 bpointe feadh líne trastomhas amháin (bhí dhá thrastomhas ingearach lena chéile), agus le haghaidh wafer 200 mm, tógadh 21 pointe, mar a thaispeántar i bhFíor 2. Micreascóp fórsa adamhach (monaróir trealaimh Baineadh úsáid as Bruker, Icon Toise samhail) chun limistéir 30 μm × 30 μm a roghnú sa lárcheantar agus an limistéar imeall (bhaint imeall 5 mm) den wafer epitaxial chun garbh dromchla an chiseal epitaxial a thástáil; Rinneadh lochtanna an chiseal epitaxial a thomhas ag baint úsáide as tástálaí lochtanna dromchla (monaróir trealaimh China Electronics Bhí an íomháóir 3D tréithrithe ag braiteoir radair (samhail Mars 4410 pro) ó Kefenghua.
Am postála: Sep-04-2024