Kounye a, endistri SiC a ap transfòme soti nan 150 mm (6 pous) a 200 mm (8 pous). Yo nan lòd yo satisfè demann lan ijan pou gwo-gwosè,-wo kalite SiC omoepitaxial wafers nan endistri a, 150mm ak 200mm4H-SiC omoepitaxial wafersyo te prepare avèk siksè sou substra domestik lè l sèvi avèk ekipman kwasans epitaxial SiC 200mm devlope poukont yo. Yon pwosesis homoepitaxial apwopriye pou 150mm ak 200mm te devlope, nan ki to kwasans epitaksial la ka pi gran pase 60um / h. Pandan y ap rankontre epitaksi gwo vitès la, bon jan kalite wafer epitaksi a ekselan. Inifòmite a epesè nan 150 mm ak 200 mmSiC epitaxial waferska kontwole nan 1.5%, inifòmite konsantrasyon an mwens pase 3%, dansite defo fatal la se mwens pase 0.3 patikil / cm2, ak sifas epitaxial brutality rasin vle di kare Ra se mwens pase 0.15nm, ak tout endikatè pwosesis debaz yo nan nivo avanse nan endistri a.
Silisyòm Carbide (SiC)se youn nan reprezantan yo nan materyèl yo semi-conducteurs twazyèm jenerasyon. Li gen karakteristik gwo fòs jaden pann, ekselan konduktiviti tèmik, gwo vitès drift saturation elèktron, ak gwo rezistans radyasyon. Li te elaji anpil kapasite pwosesis enèji nan aparèy pouvwa epi li ka satisfè kondisyon sèvis pwochen jenerasyon ekipman elektwonik pouvwa pou aparèy ki gen gwo pouvwa, ti gwosè, tanperati ki wo, radyasyon segondè ak lòt kondisyon ekstrèm. Li ka diminye espas, redwi konsomasyon pouvwa ak redwi kondisyon refwadisman. Li te pote chanjman revolisyonè nan machin enèji nouvo, transpò tren, grilles entelijan ak lòt jaden. Se poutèt sa, semi-conducteurs carbure Silisyòm yo te vin rekonèt kòm materyèl ideyal la ki pral mennen pwochen jenerasyon aparèy elektwonik pouvwa gwo pouvwa. Nan dènye ane yo, gras a sipò politik nasyonal la pou devlopman endistri semi-conducteurs twazyèm jenerasyon an, rechèch ak devlopman ak konstriksyon sistèm endistri aparèy SiC 150 mm yo te fondamantalman fini nan peyi Lachin, epi sekirite chèn endistriyèl la te fini. te fondamantalman garanti. Se poutèt sa, konsantre nan endistri a te piti piti deplase nan kontwòl pri ak amelyorasyon efikasite. Jan yo montre nan Tablo 1, konpare ak 150 mm, 200 mm SiC gen yon pi gwo pousantaj itilizasyon kwen, ak pwodiksyon an nan bato wafer sèl ka ogmante pa apeprè 1.8 fwa. Apre teknoloji a matirite, pri fabrikasyon yon sèl chip ka redwi pa 30%. Dekouvèt teknolojik 200 mm se yon mwayen dirèk nan "diminye depans ak ogmante efikasite", epi li se tou kle pou endistri semi-conducteurs peyi mwen an "kouri paralèl" oswa menm "plon".
Diferan de pwosesis aparèy Si,SiC semiconductor pouvwa aparèyyo tout trete ak prepare ak kouch epitaxial kòm poto a. Wafers epitaxial yo se materyèl debaz esansyèl pou aparèy pouvwa SiC. Bon jan kalite a nan kouch epitaxial la detèmine dirèkteman sede a nan aparèy la, ak pri li yo konte pou 20% nan pri a fabrikasyon chip. Se poutèt sa, kwasans epitaxial se yon lyen entèmedyè esansyèl nan aparèy pouvwa SiC. Se limit siperyè nivo pwosesis epitaxial detèmine pa ekipman epitaxial. Kounye a, degre lokalizasyon 150mm SiC epitaxial ekipman nan Lachin se relativman wo, men Layout an jeneral nan 200mm lag dèyè nivo entènasyonal la an menm tan an. Se poutèt sa, yo nan lòd yo rezoud bezwen ijan yo ak pwoblèm kou boutèy nan gwo-gwosè, bon jan kalite manifakti materyèl epitaxial pou devlopman nan endistri domestik semi-conducteurs twazyèm jenerasyon an, papye sa a prezante ekipman epitaxial SiC 200 mm devlope avèk siksè nan peyi mwen an, epi etidye pwosesis epitaksyal la. Pa optimize paramèt pwosesis yo tankou tanperati pwosesis, pousantaj koule gaz konpayi asirans, rapò C/Si, elatriye, inifòmite konsantrasyon <3%, epesè ki pa inifòmite <1.5%, brutality Ra <0.2 nm ak dansite domaj fatal <0.3 grenn. /cm2 nan 150 mm ak 200 mm SiC epitaxial wafers ak endepandamman devlope 200 mm Silisyòm carbure epitaxial founo yo jwenn. Nivo pwosesis ekipman an ka satisfè bezwen yo nan bon jan kalite preparasyon aparèy pouvwa SiC.
1 Eksperyans
1.1 Prensip deSiC epitaxialpwosesis
Pwosesis kwasans homoepitaxial 4H-SiC la sitou gen ladan 2 etap kle, sètadi, gravure wo-tanperati nan substra 4H-SiC ak pwosesis depo chimik omojèn vapè. Objektif prensipal substra in-situ grave se retire domaj la anba sifas nan substra apre polisaj wafer, likid polisaj rezidyèl, patikil ak kouch oksid, ak yon estrikti regilye etap atomik ka fòme sou sifas la substra pa grave. Gravure sou plas anjeneral te pote soti nan yon atmosfè idwojèn. Dapre kondisyon aktyèl pwosesis yo, yon ti kantite gaz oksilyè ka ajoute tou, tankou klori idwojèn, pwopan, etilèn oswa silan. Tanperati gravure idwojèn an plas an jeneralman pi wo pase 1 600 ℃, epi presyon chanm reyaksyon an jeneralman kontwole anba a 2 × 104 Pa pandan pwosesis grave a.
Apre sifas substra a aktive pa grave in-situ, li antre nan pwosesis depo vapè chimik wo-tanperati a, se sa ki, sous kwasans lan (tankou etilèn / pwopan, TCS / silan), sous dopan (n-tip sous dopaj nitwojèn). , p-type sous dopaj TMAl), ak gaz oksilyè tankou klori idwojèn yo transpòte nan chanm reyaksyon an atravè yon gwo koule nan gaz konpayi asirans (anjeneral idwojèn). Apre gaz la reyaji nan chanm reyaksyon wo-tanperati a, yon pati nan précurseur a reyaji chimikman ak adsorbe sou sifas wafer la, epi li fòme yon kouch epitaxial omojèn 4H-SiC yon sèl kristal ak yon konsantrasyon espesifik dopan, epesè espesifik, ak pi wo kalite. sou sifas la substra lè l sèvi avèk yon sèl-kristal 4H-SiC substra kòm yon modèl. Apre plizyè ane nan eksplorasyon teknik, teknoloji homoepitaxial 4H-SiC te fondamantalman matirite epi li lajman ki itilize nan pwodiksyon endistriyèl. Teknoloji omoepitaxial 4H-SiC ki pi lajman itilize nan mond lan gen de karakteristik tipik:
(1) Lè l sèvi avèk yon off-aks (relasyon ak <0001> avyon kristal la, nan direksyon <11-20> direksyon kristal la) substra koupe oblik kòm yon modèl, yon kouch epitaxial 4H-SiC-wo pite sèl-kristal san enpurte se depoze sou substra a nan fòm nan mòd kwasans etap-koule. Byen bonè 4H-SiC omoepitaxial kwasans te itilize yon substrate kristal pozitif, se sa ki, <0001> Si avyon an pou kwasans. Dansite nan etap atomik sou sifas substrate kristal pozitif la ba ak teras yo lajè. Kwasans nukleasyon ki genyen de dimansyon fasil pou rive pandan pwosesis epitaksi pou fòme 3C kristal SiC (3C-SiC). Pa koupe-aks, segondè-dansite, etwat teras lajè etap atomik yo ka prezante sou sifas la nan 4H-SiC <0001> substra a, ak précurseur adsorbed a ka efektivman rive nan pozisyon nan etap atomik ak enèji sifas relativman ba nan difizyon sifas. . Nan etap la, pozisyon an atòm précurseur / molekilè lyezon gwoup se inik, kidonk nan mòd nan kwasans etap koule, kouch epitaxial la ka parfe eritye Si-C doub kouch atomik anpile sekans nan substra a fòme yon kristal sèl ak kristal la menm. faz kòm substra a.
(2) Kwasans epitaxial gwo vitès reyalize pa entwodwi yon sous Silisyòm ki gen klò. Nan sistèm konvansyonèl depo chimik SiC, silan ak pwopan (oswa etilèn) se sous prensipal kwasans yo. Nan pwosesis pou ogmante pousantaj kwasans lan lè yo ogmante pousantaj koule sous kwasans lan, kòm presyon an pasyèl ekilib nan eleman Silisyòm lan ap kontinye ogmante, li fasil pou fòme grap Silisyòm pa nucleation omojèn faz gaz, ki siyifikativman diminye to itilizasyon an. sous Silisyòm. Fòmasyon nan grap Silisyòm anpil limite amelyorasyon nan to kwasans epitaxial la. An menm tan an, grap Silisyòm ka deranje kwasans lan koule etap ak lakòz defo nucleation. Nan lòd pou fè pou evite omojèn faz gaz nukleasyon ak ogmante to kwasans epitaksial la, entwodiksyon de sous Silisyòm ki baze sou klò se kounye a metòd endikap ogmante to kwasans epitaxial nan 4H-SiC.
1.2 200 mm (8-pous) SiC epitaxial ekipman ak kondisyon pwosesis
Eksperyans ki dekri nan papye sa a yo tout te fèt sou yon 150/200 mm (6/8-pous) konpatib monolitik orizontal cho miray SiC epitaxial ekipman poukont devlope pa 48th Institute of China Electronics Technology Group Corporation. Founo epitaxial la sipòte chaje ak dechaje wafer totalman otomatik. Figi 1 se yon dyagram chema nan estrikti entèn chanm reyaksyon ekipman epitaxial la. Jan yo montre nan Figi 1, miray deyò chanm reyaksyon an se yon klòch kwatz ak yon interlayer dlo-refwadi, ak andedan klòch la se yon chanm reyaksyon wo-tanperati, ki konpoze de izolasyon tèmik kabòn te santi, wo-pite. kavite espesyal grafit, grafit gaz k ap flote baz wotasyon, elatriye tout klòch kwatz la kouvri ak yon bobin endiksyon silendrik, ak reyaksyon an. chanm andedan klòch la elektwomayetik chofe pa yon ekipman pou pouvwa endiksyon mwayen-frekans. Jan yo montre nan Figi 1 (b), gaz konpayi asirans lan, gaz reyaksyon, ak gaz dopan tout koule nan sifas wafer nan yon koule orizontal laminar soti nan en nan chanm reyaksyon an nan en a nan chanm reyaksyon an epi yo egzeyate nan ke a. fen gaz. Pou asire konsistans nan wafer la, wafer la te pote pa baz la k ap flote lè a toujou vire toutotou pandan pwosesis la.
Substra a te itilize nan eksperyans a se yon komèsyal 150 milimèt, 200 milimèt (6 pous, 8 pous) <1120> direksyon 4°off-ang conducteurs n-tip 4H-SiC double-sided poli SiC substrate te pwodwi pa Shanxi Shuoke Crystal. Trichlorosilane (SiHCl3, TCS) ak etilèn (C2H4) yo itilize kòm sous kwasans prensipal yo nan eksperyans pwosesis la, nan mitan ki TCS ak C2H4 yo itilize kòm sous Silisyòm ak sous kabòn respektivman, nitwojèn pite segondè (N2) yo itilize kòm n- kalite sous dopaj, ak idwojèn (H2) yo itilize kòm gaz dilution ak gaz konpayi asirans. Ranje tanperati pwosesis epitaxial la se 1 600 ~ 1 660 ℃, presyon pwosesis la se 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa, ak pousantaj koule gaz transpòtè H2 se 100 ~ 140 L / min.
1.3 Epitaxial wafer tès ak karakterizasyon
Fourier enfrawouj spectrometer (manifakti ekipman Thermalfisher, modèl iS50) ak tèsteur konsantrasyon pwofonde mèki (manifakti ekipman Semilab, modèl 530L) yo te itilize pou karakterize mwayen ak distribisyon epesè kouch epitaksi ak konsantrasyon dopan; epesè a ak konsantrasyon dopan nan chak pwen nan kouch epitaxial la te detèmine pa pran pwen sou liy lan dyamèt kwaze liy nòmal la nan kwen prensipal referans nan 45 ° nan sant la nan wafer la ak retire kwen 5 mm. Pou yon wafer 150 mm, 9 pwen yo te pran sou yon sèl liy dyamèt (de dyamèt yo te pèpandikilè youn ak lòt), ak pou yon wafer 200 mm, 21 pwen yo te pran, jan yo montre nan Figi 2. Yon mikwoskòp fòs atomik (manifakti ekipman). Bruker, modèl Dimansyon Icon) te itilize pou chwazi 30 μm × 30 μm zòn nan zòn nan sant ak zòn nan kwen (5 mm retire kwen) nan la. epitaxial wafer teste brutality sifas kouch epitaxial la; domaj yo nan kouch epitaxial la te mezire lè l sèvi avèk yon tèsteur defo sifas (manifakti ekipman Lachin Elektwonik 3D imager a te karakterize pa yon Capteur rada (modèl Mas 4410 pro) soti nan Kefenghua.
Tan pòs: Sep-04-2024