2 प्रायोगिक परिणाम और चर्चा
2.1एपीटैक्सियल परतमोटाई और एकरूपता
एपिटैक्सियल परत की मोटाई, डोपिंग एकाग्रता और एकरूपता एपिटैक्सियल वेफर्स की गुणवत्ता का आकलन करने के लिए मुख्य संकेतकों में से एक हैं। वेफर के भीतर सटीक रूप से नियंत्रित मोटाई, डोपिंग एकाग्रता और एकरूपता प्रदर्शन और स्थिरता सुनिश्चित करने की कुंजी हैSiC बिजली उपकरण, और एपिटैक्सियल परत की मोटाई और डोपिंग एकाग्रता एकरूपता भी एपिटैक्सियल उपकरण की प्रक्रिया क्षमता को मापने के लिए महत्वपूर्ण आधार हैं।
चित्र 3 150 मिमी और 200 मिमी की मोटाई एकरूपता और वितरण वक्र दिखाता हैSiC एपिटैक्सियल वेफर्स. यह चित्र से देखा जा सकता है कि एपीटैक्सियल परत मोटाई वितरण वक्र वेफर के केंद्र बिंदु के बारे में सममित है। एपिटैक्सियल प्रक्रिया का समय 600 सेकंड है, 150 मिमी एपिटैक्सियल वेफर की औसत एपिटैक्सियल परत की मोटाई 10.89 um है, और मोटाई की एकरूपता 1.05% है। गणना के अनुसार, एपिटैक्सियल वृद्धि दर 65.3 um/h है, जो एक विशिष्ट तेज़ एपिटैक्सियल प्रक्रिया स्तर है। समान एपिटैक्सियल प्रक्रिया समय के तहत, 200 मिमी एपिटैक्सियल वेफर की एपिटैक्सियल परत की मोटाई 10.10 um है, मोटाई की एकरूपता 1.36% के भीतर है, और समग्र विकास दर 60.60 um/h है, जो 150 मिमी एपिटैक्सियल वृद्धि से थोड़ा कम है दर। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब सिलिकॉन स्रोत और कार्बन स्रोत प्रतिक्रिया कक्ष के अपस्ट्रीम से वेफर सतह के माध्यम से प्रतिक्रिया कक्ष के डाउनस्ट्रीम तक प्रवाहित होते हैं, तो रास्ते में स्पष्ट नुकसान होता है, और 200 मिमी वेफर क्षेत्र 150 मिमी से बड़ा होता है। गैस 200 मिमी वेफर की सतह से लंबी दूरी तक बहती है, और रास्ते में खपत होने वाली स्रोत गैस अधिक होती है। इस शर्त के तहत कि वेफर घूमता रहता है, एपिटैक्सियल परत की समग्र मोटाई पतली होती है, इसलिए विकास दर धीमी होती है। कुल मिलाकर, 150 मिमी और 200 मिमी एपिटैक्सियल वेफर्स की मोटाई एकरूपता उत्कृष्ट है, और उपकरण की प्रक्रिया क्षमता उच्च गुणवत्ता वाले उपकरणों की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है।
2.2 एपीटैक्सियल परत डोपिंग एकाग्रता और एकरूपता
चित्र 4 डोपिंग सांद्रता एकरूपता और 150 मिमी और 200 मिमी के वक्र वितरण को दर्शाता हैSiC एपिटैक्सियल वेफर्स. जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, एपिटैक्सियल वेफर पर एकाग्रता वितरण वक्र में वेफर के केंद्र के सापेक्ष स्पष्ट समरूपता है। 150 मिमी और 200 मिमी एपीटैक्सियल परतों की डोपिंग एकाग्रता एकरूपता क्रमशः 2.80% और 2.66% है, जिसे 3% के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, जो समान अंतरराष्ट्रीय उपकरणों के लिए एक उत्कृष्ट स्तर है। एपिटैक्सियल परत के डोपिंग एकाग्रता वक्र को व्यास दिशा के साथ "डब्ल्यू" आकार में वितरित किया जाता है, जो मुख्य रूप से क्षैतिज गर्म दीवार एपिटैक्सियल भट्ठी के प्रवाह क्षेत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है, क्योंकि क्षैतिज वायुप्रवाह एपिटैक्सियल विकास भट्टी की वायु प्रवाह दिशा से होती है हवा का इनलेट सिरा (अपस्ट्रीम) और वेफर सतह के माध्यम से एक लामिनायर तरीके से डाउनस्ट्रीम छोर से बाहर बहता है; क्योंकि कार्बन स्रोत (C2H4) की "साथ-साथ कमी" दर सिलिकॉन स्रोत (TCS) की तुलना में अधिक है, जब वेफर घूमता है, तो वेफर सतह पर वास्तविक C/Si धीरे-धीरे किनारे से कम हो जाता है केंद्र (केंद्र में कार्बन स्रोत कम है), सी और एन के "प्रतिस्पर्धी स्थिति सिद्धांत" के अनुसार, उत्कृष्ट एकाग्रता प्राप्त करने के लिए, वेफर के केंद्र में डोपिंग एकाग्रता धीरे-धीरे किनारे की ओर कम हो जाती है एकरूपता, केंद्र से किनारे तक डोपिंग एकाग्रता में कमी को धीमा करने के लिए एपीटैक्सियल प्रक्रिया के दौरान किनारे एन 2 को मुआवजे के रूप में जोड़ा जाता है, ताकि अंतिम डोपिंग एकाग्रता वक्र एक "डब्ल्यू" आकार प्रस्तुत करे।
2.3 एपिटैक्सियल परत दोष
मोटाई और डोपिंग एकाग्रता के अलावा, एपिटैक्सियल परत दोष नियंत्रण का स्तर भी एपिटैक्सियल वेफर्स की गुणवत्ता को मापने के लिए एक मुख्य पैरामीटर है और एपिटैक्सियल उपकरण की प्रक्रिया क्षमता का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। यद्यपि एसबीडी और एमओएसएफईटी में दोषों के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं हैं, लेकिन अधिक स्पष्ट सतह आकृति विज्ञान दोष जैसे ड्रॉप दोष, त्रिकोण दोष, गाजर दोष, धूमकेतु दोष इत्यादि को एसबीडी और एमओएसएफईटी उपकरणों के हत्यारा दोष के रूप में परिभाषित किया गया है। इन दोषों वाले चिप्स के विफल होने की संभावना अधिक है, इसलिए चिप की उपज में सुधार और लागत कम करने के लिए प्रमुख दोषों की संख्या को नियंत्रित करना बेहद महत्वपूर्ण है। चित्र 5 150 मिमी और 200 मिमी SiC एपीटैक्सियल वेफर्स के घातक दोषों के वितरण को दर्शाता है। इस शर्त के तहत कि सी/सी अनुपात में कोई स्पष्ट असंतुलन नहीं है, गाजर दोष और धूमकेतु दोष को मूल रूप से समाप्त किया जा सकता है, जबकि ड्रॉप दोष और त्रिकोण दोष एपिटैक्सियल उपकरण के संचालन के दौरान सफाई नियंत्रण से संबंधित हैं, ग्रेफाइट का अशुद्धता स्तर प्रतिक्रिया कक्ष में भाग, और सब्सट्रेट की गुणवत्ता। तालिका 2 से, यह देखा जा सकता है कि 150 मिमी और 200 मिमी एपिटैक्सियल वेफर्स के किलर दोष घनत्व को 0.3 कणों/सेमी2 के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, जो समान प्रकार के उपकरणों के लिए एक उत्कृष्ट स्तर है। 150 मिमी एपिटैक्सियल वेफर का घातक दोष घनत्व नियंत्रण स्तर 200 मिमी एपिटैक्सियल वेफर की तुलना में बेहतर है। ऐसा इसलिए है क्योंकि 150 मिमी की सब्सट्रेट तैयारी प्रक्रिया 200 मिमी की तुलना में अधिक परिपक्व है, सब्सट्रेट की गुणवत्ता बेहतर है, और 150 मिमी ग्रेफाइट प्रतिक्रिया कक्ष का अशुद्धता नियंत्रण स्तर बेहतर है।
2.4 एपिटैक्सियल वेफर सतह खुरदरापन
चित्र 6 150 मिमी और 200 मिमी SiC एपिटैक्सियल वेफर्स की सतह की एएफएम छवियां दिखाता है। यह चित्र से देखा जा सकता है कि 150 मिमी और 200 मिमी एपिटैक्सियल वेफर्स की सतह जड़ माध्य वर्ग खुरदरापन रा क्रमशः 0.129 एनएम और 0.113 एनएम है, और एपिटैक्सियल परत की सतह स्पष्ट मैक्रो-स्टेप एकत्रीकरण घटना के बिना चिकनी है। इस घटना से पता चलता है कि एपिटैक्सियल परत की वृद्धि हमेशा संपूर्ण एपिटैक्सियल प्रक्रिया के दौरान चरण प्रवाह वृद्धि मोड को बनाए रखती है, और कोई चरण एकत्रीकरण नहीं होता है। यह देखा जा सकता है कि अनुकूलित एपिटैक्सियल विकास प्रक्रिया का उपयोग करके, 150 मिमी और 200 मिमी निम्न-कोण सब्सट्रेट पर चिकनी एपिटैक्सियल परतें प्राप्त की जा सकती हैं।
3 निष्कर्ष
150 मिमी और 200 मिमी 4H-SiC सजातीय एपिटैक्सियल वेफर्स को स्व-विकसित 200 मिमी SiC एपिटैक्सियल विकास उपकरण का उपयोग करके घरेलू सब्सट्रेट्स पर सफलतापूर्वक तैयार किया गया था, और 150 मिमी और 200 मिमी के लिए उपयुक्त सजातीय एपिटैक्सियल प्रक्रिया विकसित की गई थी। एपीटैक्सियल वृद्धि दर 60 μm/h से अधिक हो सकती है। हाई-स्पीड एपिटेक्सी आवश्यकता को पूरा करते हुए, एपिटैक्सियल वेफर की गुणवत्ता उत्कृष्ट है। 150 मिमी और 200 मिमी SiC एपिटैक्सियल वेफर्स की मोटाई एकरूपता को 1.5% के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, एकाग्रता एकरूपता 3% से कम है, घातक दोष घनत्व 0.3 कण / सेमी 2 से कम है, और एपिटैक्सियल सतह खुरदरापन जड़ माध्य वर्ग रा 0.15 एनएम से कम है. एपिटैक्सियल वेफर्स के मुख्य प्रक्रिया संकेतक उद्योग में उन्नत स्तर पर हैं।
स्रोत: इलेक्ट्रॉनिक उद्योग विशेष उपकरण
लेखक: ज़ी तियानले, ली पिंग, यांग यू, गोंग ज़ियाओलियांग, बा साई, चेन गुओकिन, वान शेंगकियांग
(चीन इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी समूह निगम का 48वां अनुसंधान संस्थान, चांग्शा, हुनान 410111)
पोस्ट करने का समय: सितम्बर-04-2024