2 Niðurstöður tilrauna og umræður
2.1Epitaxial lagþykkt og einsleitni
Þykkt þekjulaga, lyfjaþéttni og einsleitni eru ein af helstu vísbendingum til að dæma gæði epitaxial obláta. Nákvæmlega stjórnanleg þykkt, lyfjaþéttni og einsleitni innan skúffunnar eru lykillinn að því að tryggja frammistöðu og samkvæmniSiC afltæki, og þekjulagsþykkt og einsleitni lyfjaþéttni eru einnig mikilvægar undirstöður til að mæla vinnslugetu epitaxialbúnaðar.
Mynd 3 sýnir þykkt einsleitni og dreifingarferil 150 mm og 200 mmSiC epitaxial oblátur. Það má sjá á myndinni að dreifingarferill þykkt þekjulaga er samhverfur um miðpunkt skífunnar. Þykktarferlistíminn er 600 sekúndur, meðalþykkt þekjulaga 150 mm þekjulagsins er 10,89 um og einsleitni þykktar er 1,05%. Með útreikningi er þekjuvaxtarhraði 65,3 um/klst., sem er dæmigert hratt epitaxial ferli. Undir sama þekjuferlistíma er þekjulagsþykkt 200 mm þekjuskífunnar 10,10 um, þykkt einsleitni er innan 1,36% og heildarvöxtur er 60,60 um/klst., sem er aðeins lægri en 150 mm þekjuvöxtur hlutfall. Þetta er vegna þess að það er augljóst tap á leiðinni þegar kísilgjafinn og kolefnisgjafinn flæða frá andstreymis hvarfhólfsins í gegnum skífuyfirborðið til niðurstreymis hvarfhólfsins og 200 mm skífusvæðið er stærra en 150 mm. Gasið flæðir í gegnum yfirborð 200 mm skífunnar í lengri vegalengd og uppspretta gas sem neytt er á leiðinni er meira. Með því skilyrði að skífan haldi áfram að snúast, er heildarþykkt epitaxial lagsins þynnri, þannig að vaxtarhraðinn er hægari. Á heildina litið er þykkt einsleitni 150 mm og 200 mm epitaxial obláta frábær, og vinnslugeta búnaðarins getur uppfyllt kröfur hágæða tækja.
2.2 Lyfjastyrkur og einsleitni í epitaxiallagi
Mynd 4 sýnir einsleitni lyfjaþéttni og ferildreifingu 150 mm og 200 mmSiC epitaxial oblátur. Eins og sést á myndinni hefur styrkdreifingarferillinn á þekjubotninum augljósa samhverfu miðað við miðju skífunnar. Einsleitni lyfjaþéttni 150 mm og 200 mm epitaxial laganna er 2,80% og 2,66% í sömu röð, sem hægt er að stjórna innan 3%, sem er frábært stig fyrir svipaðan alþjóðlegan búnað. Lyfjaþéttniferill epitaxiallagsins er dreift í "W" lögun meðfram þvermálsstefnunni, sem er aðallega ákvörðuð af flæðisviði lárétta heitveggs epitaxial ofnsins, vegna þess að loftflæðisstefna lárétta loftflæðis epitaxial vaxtarofnsins er frá kl. loftinntaksendinn (andstreymis) og rennur út frá niðurstreymisendanum á lagskiptan hátt í gegnum flöt yfirborðsins; vegna þess að „á leiðinni eyðingu“ hlutfall kolefnisgjafans (C2H4) er hærra en kísilgjafans (TCS), þegar skífan snýst, minnkar raunverulegt C/Si á yfirborði skífunnar smám saman frá brún til miðjuna (kolefnisgjafinn í miðjunni er minni), samkvæmt "samkeppnisstöðukenningunni" um C og N, minnkar lyfjastyrkurinn í miðju oblátunnar smám saman í átt að brúninni, í Til að fá framúrskarandi einsleitni styrks er brún N2 bætt við sem uppbót meðan á epitaxial ferlinu stendur til að hægja á lækkun lyfjaþéttni frá miðju að brún, þannig að endanleg lyfjaþéttniferill sýnir "W" lögun.
2.3 Gallar í þekjulagi
Til viðbótar við þykkt og lyfjaþéttni, er magn göllunarstýringar á epitaxiallagi einnig kjarnabreyta til að mæla gæði epitaxial obláta og mikilvægur vísbending um vinnslugetu epitaxial búnaðar. Þó að SBD og MOSFET hafi mismunandi kröfur um galla, eru augljósari yfirborðsgalla eins og dropagalla, þríhyrningsgalla, gulrótargalla, halastjörnugalla o.s.frv. skilgreindir sem drápsgallar SBD og MOSFET tækja. Líkurnar á bilun á flísum sem innihalda þessa galla eru miklar, svo að stjórna fjölda drápsgalla er afar mikilvægt til að bæta flísafraksturinn og draga úr kostnaði. Mynd 5 sýnir dreifingu drápsgalla á 150 mm og 200 mm SiC epitaxial oblátum. Með því skilyrði að ekki sé augljóst ójafnvægi í C/Si hlutfallinu, er í grundvallaratriðum hægt að útrýma gulrótargöllum og halastjörnugöllum, en fallgalla og þríhyrningsgalla tengjast hreinleikastýringu meðan á notkun epitaxial búnaðar stendur, óhreinindamagn grafíts. hlutar í hvarfhólfinu, og gæði undirlagsins. Af töflu 2 má sjá að þéttleika drápsgalla 150 mm og 200 mm epitaxial obláta er hægt að stjórna innan 0,3 agna/cm2, sem er frábært stig fyrir sömu tegund búnaðar. Banvænn gallaþéttleikastýringarstig 150 mm þekjudisks er betra en 200 mm þekjuþráðar. Þetta er vegna þess að undirlagsundirbúningsferlið 150 mm er þroskaðara en 200 mm, gæði undirlagsins eru betri og óhreinindastjórnunarstig 150 mm grafíthvarfhólfsins er betra.
2.4 Grófleiki yfirborðsflauts yfirborðs
Mynd 6 sýnir AFM myndirnar af yfirborði 150 mm og 200 mm SiC epitaxial diska. Það má sjá á myndinni að yfirborðsrót meðalferningsgrófleiki Ra á 150 mm og 200 mm epitaxial oblátum er 0,129 nm og 0,113 nm í sömu röð, og yfirborð epitaxial lagsins er slétt án augljósrar stórþreps samloðun fyrirbæri. Þetta fyrirbæri sýnir að vöxtur epitaxial lagsins heldur alltaf þrepaflæðisvaxtarhamnum á öllu epitaxial ferlinu og engin þrepasamsöfnun á sér stað. Það má sjá að með því að nota hámarks vaxtarferlið fyrir húðþekju er hægt að fá slétt epitaxial lög á 150 mm og 200 mm lághorns undirlagi.
3 Niðurstaða
150 mm og 200 mm 4H-SiC einsleitu epitaxial diskarnir voru útbúnir með góðum árangri á innlendum undirlagi með því að nota sjálfþróaða 200 mm SiC epitaxial vaxtarbúnaðinn, og einsleitt epitaxial ferlið sem hentar fyrir 150 mm og 200 mm var þróað. Vaxtarhraði þekju getur verið meiri en 60 μm/klst. Þó að það uppfylli kröfur um háhraða epitaxy, eru gæði epitaxial oblátunnar frábær. Hægt er að stjórna þykkt einsleitni 150 mm og 200 mm SiC epitaxial diska innan við 1,5%, styrkleiki einsleitni er minni en 3%, banvænni gallaþéttleiki er minni en 0,3 agnir/cm2 og yfirborðsgrófleiki yfirborðs rót meðal ferningur Ra er minna en 0,15 nm. Kjarnaferli vísbendingar um epitaxial obláta eru á háþróaðri stigi í greininni.
Heimild: Rafeindaiðnaður sérbúnaður
Höfundur: 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)
Pósttími: Sep-04-2024