2 Փորձարարական արդյունքներ և քննարկում
2.1Էպիտաքսիալ շերտհաստությունը և միատեսակությունը
Էպիտաքսիալ շերտի հաստությունը, դոպինգի կոնցենտրացիան և միատեսակությունը էպիտաքսիալ վաֆլի որակի գնահատման հիմնական ցուցիչներից են: Ճշգրիտ կառավարելի հաստությունը, դոպինգի կոնցենտրացիան և միատեսակությունը վաֆլի ներսում հանդիսանում են աշխատանքի արդյունավետությունն ու հետևողականությունն ապահովելու բանալին:SiC էներգիայի սարքեր, և էպիտաքսիալ շերտի հաստությունը և դոպինգի կոնցենտրացիայի միատեսակությունը նույնպես կարևոր հիմքեր են էպիտաքսիալ սարքավորումների գործընթացային կարողությունը չափելու համար:
Նկար 3-ը ցույց է տալիս հաստության միատեսակությունը և բաշխման կորը 150 մմ և 200 մմSiC էպիտաքսիալ վաֆլիներ. Նկարից երևում է, որ էպիտաքսիալ շերտի հաստության բաշխման կորը սիմետրիկ է վաֆլի կենտրոնական կետի նկատմամբ: Էպիտաքսիալ գործընթացի ժամանակը 600 վրկ է, 150 մմ էպիտաքսիալ վաֆլի միջին էպիտաքսիալ շերտի հաստությունը 10,89 մմ է, իսկ հաստության միատեսակությունը՝ 1,05%: Հաշվարկով էպիտաքսիալ աճի արագությունը կազմում է 65,3 մ/ժ, որը տիպիկ էպիտաքսիալ պրոցեսի տիպիկ արագ մակարդակ է: Էպիտաքսիալ գործընթացի նույն ժամանակահատվածում 200 մմ էպիտաքսիալ վաֆլի էպիտաքսիալ շերտի հաստությունը 10,10 մմ է, հաստության միատեսակությունը 1,36%-ի սահմաններում է, իսկ աճի ընդհանուր արագությունը 60,60 մ/ժ է, ինչը մի փոքր ցածր է 150 մմ էպիտաքսիալ աճից: դրույքաչափը. Դա պայմանավորված է նրանով, որ ճանապարհին ակնհայտ կորուստ կա, երբ սիլիցիումի աղբյուրը և ածխածնի աղբյուրը հոսում են ռեակցիայի խցիկի վերևից վաֆլի մակերեսով դեպի ռեակցիայի պալատի հոսանքը ներքև, և 200 մմ վաֆլի տարածքը ավելի մեծ է, քան 150 մմ: Գազը հոսում է 200 մմ վաֆլի մակերեսով ավելի երկար հեռավորության վրա, իսկ ճանապարհին սպառվող աղբյուրի գազն ավելի շատ է։ Պայմանով, որ վաֆլը շարունակում է պտտվել, էպիտաքսիալ շերտի ընդհանուր հաստությունը ավելի բարակ է, ուստի աճի տեմպերն ավելի դանդաղ են: Ընդհանուր առմամբ, 150 մմ և 200 մմ էպիտաքսիալ վաֆլիների հաստության միատեսակությունը գերազանց է, և սարքավորումների գործընթացային հնարավորությունները կարող են բավարարել բարձրորակ սարքերի պահանջները:
2.2 Էպիտաքսիալ շերտի դոպինգի կոնցենտրացիան և միատեսակությունը
Նկար 4-ը ցույց է տալիս դոպինգի կոնցենտրացիայի միատեսակությունը և կորի բաշխումը 150 մմ և 200 մմSiC էպիտաքսիալ վաֆլիներ. Ինչպես երևում է նկարից, էպիտաքսիալ վաֆլի վրա կոնցենտրացիայի բաշխման կորը ակնհայտ սիմետրիա ունի վաֆլի կենտրոնի նկատմամբ: 150 մմ և 200 մմ էպիտաքսիալ շերտերի դոպինգի կոնցենտրացիայի միատեսակությունը համապատասխանաբար կազմում է 2,80% և 2,66%, ինչը կարելի է վերահսկել 3%-ի սահմաններում, ինչը գերազանց մակարդակ է նմանատիպ միջազգային սարքավորումների համար: Էպիտաքսիալ շերտի դոպինգի կոնցենտրացիայի կորը բաշխված է «W» ձևով տրամագծի ուղղությամբ, որը հիմնականում որոշվում է հորիզոնական տաք պատի էպիտաքսիալ վառարանի հոսքի դաշտով, քանի որ հորիզոնական օդային հոսքի էպիտաքսիալ աճի վառարանի օդի հոսքի ուղղությունը հետևյալն է. օդի մուտքի ծայրը (վերևում) և հոսում է ներքևի ծայրից շերտավոր ձևով վաֆլի մակերեսով. քանի որ ածխածնի աղբյուրի (C2H4) «ճանապարհին սպառման» արագությունը ավելի բարձր է, քան սիլիցիումի աղբյուրը (TCS), երբ վաֆլի պտտվում է, վաֆլի մակերևույթի իրական C/Si-ն աստիճանաբար նվազում է եզրից մինչև կենտրոնը (կենտրոնում ածխածնի աղբյուրը ավելի քիչ է), ըստ C և N «մրցակցային դիրքի տեսության», վաֆլի կենտրոնում դոպինգի կոնցենտրացիան աստիճանաբար նվազում է դեպի եզրը, Գերազանց կոնցենտրացիայի միատեսակություն ստանալու համար N2 եզրը ավելացվում է որպես փոխհատուցում էպիտաքսիալ պրոցեսի ընթացքում՝ դանդաղեցնելու դոպինգի կոնցենտրացիայի նվազումը կենտրոնից դեպի եզր, այնպես որ դոպինգի կոնցենտրացիայի վերջնական կորը ներկայացնում է «W» ձևը:
2.3 Էպիտաքսիալ շերտի թերություններ
Ի լրումն հաստության և դոպինգի կոնցենտրացիայի, էպիտաքսիալ շերտի թերությունների վերահսկման մակարդակը նաև էպիտաքսիալ վաֆլիների որակի չափման հիմնական պարամետր է և էպիտաքսիալ սարքավորումների գործընթացի կարողության կարևոր ցուցիչ: Թեև SBD-ն և MOSFET-ը տարբեր պահանջներ ունեն թերությունների համար, մակերեսի մորֆոլոգիայի առավել ակնհայտ թերությունները, ինչպիսիք են անկման թերությունները, եռանկյունի թերությունները, գազարի թերությունները, գիսաստղի թերությունները և այլն, սահմանվում են որպես SBD և MOSFET սարքերի սպանիչ թերություններ: Այս թերությունները պարունակող չիպերի ձախողման հավանականությունը մեծ է, ուստի սպանող թերությունների քանակի վերահսկումը չափազանց կարևոր է չիպերի բերքատվությունը բարելավելու և ծախսերը նվազեցնելու համար: Նկար 5-ը ցույց է տալիս 150 մմ և 200 մմ SiC էպիտաքսիալ վաֆլիների սպանիչ թերությունների բաշխումը: C/Si հարաբերակցության ակնհայտ անհավասարակշռության առկայության դեպքում գազարի և գիսաստղի թերությունները կարող են հիմնականում վերացվել, մինչդեռ անկման թերությունները և եռանկյունի թերությունները կապված են էպիտաքսիալ սարքավորումների շահագործման ընթացքում մաքրության վերահսկման, գրաֆիտի անմաքուրության մակարդակի հետ: մասերը ռեակցիայի խցիկում և ենթաշերտի որակը: Աղյուսակ 2-ից երևում է, որ 150 մմ և 200 մմ էպիտաքսիալ վաֆլիների սպանիչ թերության խտությունը կարող է վերահսկվել 0,3 մասնիկների/սմ2 սահմաններում, ինչը գերազանց մակարդակ է նույն տեսակի սարքավորումների համար: 150 մմ էպիտաքսիալ վաֆլի մահացու թերության խտության վերահսկման մակարդակը ավելի լավ է, քան 200 մմ էպիտաքսիալ վաֆլի մակարդակը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ 150 մմ ենթաշերտի պատրաստման գործընթացը ավելի հասուն է, քան 200 մմ, ենթաշերտի որակն ավելի լավն է, իսկ 150 մմ գրաֆիտի ռեակցիայի խցիկի կեղտոտության վերահսկման մակարդակն ավելի լավն է:
2.4 Էպիտաքսիալ վաֆլի մակերեսի կոշտություն
Նկար 6-ը ցույց է տալիս 150 մմ և 200 մմ SiC էպիտաքսիալ վաֆլիների մակերեսի AFM պատկերները: Նկարից երևում է, որ 150 մմ և 200 մմ էպիտաքսիալ վաֆլիների մակերևութային արմատի միջին քառակուսի կոշտությունը համապատասխանաբար 0,129 նմ և 0,113 նմ է, իսկ էպիտաքսիալ շերտի մակերեսը հարթ է՝ առանց ակնհայտ մակրո-քայլ ագրեգացման երևույթի: Այս երևույթը ցույց է տալիս, որ էպիտաքսիալ շերտի աճը միշտ պահպանում է աստիճանային հոսքի աճի ռեժիմը ամբողջ էպիտաքսիալ գործընթացի ընթացքում, և ոչ մի քայլի ագրեգացիա չի առաջանում: Կարելի է տեսնել, որ օգտագործելով օպտիմիզացված էպիտաքսիալ աճի գործընթացը, հարթ էպիտաքսիալ շերտեր կարելի է ձեռք բերել 150 մմ և 200 մմ ցածր անկյան տակ գտնվող սուբստրատների վրա:
3 Եզրակացություն
150 մմ և 200 մմ 4H-SiC միատարր էպիտաքսիալ վաֆլիները հաջողությամբ պատրաստվել են կենցաղային ենթաշերտերի վրա՝ օգտագործելով ինքնուրույն մշակված 200 մմ SiC էպիտաքսիալ աճի սարքավորում, և մշակվել է միատարր էպիտաքսիալ գործընթացը, որը հարմար է 150 մմ և 200 մմ երկարությունների համար: Էպիտաքսիալ աճի արագությունը կարող է լինել ավելի քան 60 մկմ/ժ: Բարձր արագությամբ էպիտաքսիայի պահանջը բավարարելու դեպքում էպիտաքսիալ վաֆլի որակը գերազանց է: 150 մմ և 200 մմ SiC էպիտաքսիալ վաֆլիների հաստության միատեսակությունը կարելի է վերահսկել 1,5%-ի սահմաններում, կոնցենտրացիայի միատեսակությունը 3-ից պակաս է, մահացու թերության խտությունը 0,3 մասնիկ/սմ2-ից պակաս է, իսկ էպիտաքսիալ մակերեսի կոշտության արմատի միջին քառակուսի Ra 0,15 նմ-ից պակաս է: Էպիտաքսիալ վաֆլիների հիմնական գործընթացի ցուցանիշները արդյունաբերության առաջադեմ մակարդակի վրա են:
Աղբյուրը՝ Electronic Industry Special Equipment
Հեղինակ՝ Սի Տյանլե, Լի Պինգ, Յան Յու, Գոնգ Սյաոլյան, Բա Սայ, Չեն Գուոկին, Վան Շենգցյան
(Չինաստանի Electronics Technology Group Corporation-ի 48-րդ հետազոտական ինստիտուտ, Չանշա, Հունան 410111)
Հրապարակման ժամանակը` 04-04-2024