2 Asil eksperimen lan diskusi
2.1Lapisan epitaxialkekandelan lan uniformity
Kekandelan lapisan epitaxial, konsentrasi doping lan keseragaman minangka salah sawijining indikator inti kanggo nemtokake kualitas wafer epitaxial. Kekandelan sing bisa dikontrol kanthi akurat, konsentrasi doping lan keseragaman ing wafer minangka kunci kanggo njamin kinerja lan konsistensi.piranti daya SiC, lan kekandelan lapisan epitaxial lan keseragaman konsentrasi doping uga minangka basis penting kanggo ngukur kemampuan proses peralatan epitaxial.
Gambar 3 nuduhake keseragaman ketebalan lan kurva distribusi 150 mm lan 200 mmSiC epitaxial wafer. Bisa dideleng saka gambar yen kurva distribusi ketebalan lapisan epitaxial simetris babagan titik tengah wafer. Wektu proses epitaxial yaiku 600s, rata-rata kekandelan lapisan epitaxial saka wafer epitaxial 150mm yaiku 10,89 um, lan keseragaman ketebalan 1,05%. Miturut pitungan, tingkat wutah epitaxial punika 65,3 um / h, kang tingkat proses epitaxial cepet khas. Ing wektu proses epitaxial sing padha, kekandelan lapisan epitaxial saka wafer epitaxial 200 mm yaiku 10,10 um, keseragaman ketebalan ing 1,36%, lan tingkat wutah sakabèhé 60,60 um / h, sing rada murah tinimbang wutah epitaxial 150 mm. rate. Iki amarga ana mundhut ketok ing dalan nalika sumber silikon lan sumber karbon mili saka hulu kamar reaksi liwat lumahing wafer menyang hilir saka kamar reaksi, lan area wafer 200 mm luwih gedhe tinimbang 150 mm. Gas mili liwat lumahing wafer 200 mm kanggo kadohan maneh, lan gas sumber migunakaken sadawane dalan luwih. Ing kondisi wafer terus muter, kekandelan sakabèhé saka lapisan epitaxial luwih tipis, supaya tingkat wutah luwih alon. Sakabèhé, kekandelan uniformity saka 150 mm lan 200 mm wafer epitaxial apik banget, lan kemampuan proses peralatan bisa nyukupi syarat piranti kualitas.
2.2 Konsentrasi doping lapisan epitaxial lan keseragaman
Gambar 4 nuduhake keseragaman konsentrasi doping lan distribusi kurva 150 mm lan 200 mmSiC epitaxial wafer. Kaya sing bisa dideleng saka gambar kasebut, kurva distribusi konsentrasi ing wafer epitaxial nduweni simetri sing jelas relatif marang tengah wafer. Keseragaman konsentrasi doping saka lapisan epitaxial 150 mm lan 200 mm yaiku 2,80% lan 2,66%, sing bisa dikontrol ing 3%, yaiku tingkat sing apik kanggo peralatan internasional sing padha. Kurva konsentrasi doping saka lapisan epitaxial disebarake ing wangun "W" ing sadawane arah diameter, sing utamané ditemtokake dening lapangan aliran tungku epitaxial tembok panas horisontal, amarga arah aliran udara saka tungku pertumbuhan epitaxial aliran udara horisontal yaiku saka ujung inlet udara (upstream) lan mili metu saka ujung hilir kanthi cara laminar liwat permukaan wafer; amarga tingkat "along-the-way depletion" saka sumber karbon (C2H4) luwih dhuwur tinimbang sumber silikon (TCS), nalika wafer muter, C / Si nyata ing lumahing wafer mboko sithik sudo saka pinggiran kanggo tengah (sumber karbon ing tengah kurang), miturut "teori posisi kompetitif" saka C lan N, konsentrasi doping ing tengah wafer mboko sithik mudhun menyang pinggir, supaya kanggo entuk keseragaman konsentrasi sing apik, pinggiran N2 ditambahake minangka ganti rugi sajrone proses epitaxial kanggo nyuda konsentrasi doping saka tengah menyang pinggir, supaya kurva konsentrasi doping pungkasan menehi wangun "W".
2.3 Cacat lapisan epitaxial
Saliyane kekandelan lan konsentrasi doping, tingkat kontrol cacat lapisan epitaxial uga minangka parameter inti kanggo ngukur kualitas wafer epitaxial lan indikator penting saka kemampuan proses peralatan epitaxial. Sanajan SBD lan MOSFET duwe syarat sing beda kanggo cacat, cacat morfologi permukaan sing luwih jelas kayata cacat gulung, cacat segi telu, cacat wortel, cacat komet, lan liya-liyane ditetepake minangka cacat pembunuh piranti SBD lan MOSFET. Kemungkinan gagal Kripik sing ngemot cacat kasebut dhuwur, mula ngontrol jumlah cacat pembunuh penting banget kanggo nambah asil chip lan nyuda biaya. Gambar 5 nuduhake distribusi cacat pembunuh 150 mm lan 200 mm SiC wafer epitaxial. Ing kondisi sing ora ana imbalance ketok ing rasio C / Si, cacat wortel lan cacat komet bisa Sejatine ngilangi, nalika gulung cacat lan cacat segi telu ana hubungane karo kontrol kebersihan sak operasi peralatan epitaxial, tingkat impurity grafit. bagean ing kamar reaksi, lan kualitas substrate. Saka Tabel 2, bisa dideleng manawa kapadhetan cacat pembunuh saka wafer epitaxial 150 mm lan 200 mm bisa dikontrol ing 0,3 partikel / cm2, sing minangka tingkat sing apik kanggo jinis peralatan sing padha. Tingkat kontrol kapadhetan cacat fatal saka wafer epitaxial 150 mm luwih apik tinimbang wafer epitaxial 200 mm. Iki amarga proses preparation landasan saka 150 mm luwih diwasa saka 200 mm, kualitas substrate luwih apik, lan tingkat kontrol impurity saka 150 mm kamar reaksi grafit luwih apik.
2.4 Kekasaran permukaan wafer epitaxial
Figure 6 nuduhake gambar AFM saka lumahing 150 mm lan 200 mm SiC wafer epitaxial. Bisa dideleng saka gambar sing ROOT lumahing tegese kothak roughness Ra 150 mm lan 200 mm wafer epitaxial punika 0,129 nm lan 0,113 nm mungguh, lan lumahing lapisan epitaxial Gamelan tanpa ketok macro-langkah aggregation fénoména. Fenomena iki nuduhake yen pertumbuhan lapisan epitaxial tansah njaga mode pertumbuhan aliran langkah sajrone proses epitaxial kabeh, lan ora ana agregasi langkah. Bisa dideleng yen kanthi nggunakake proses pertumbuhan epitaxial sing dioptimalake, lapisan epitaxial sing mulus bisa dipikolehi ing substrat sudut rendah 150 mm lan 200 mm.
3 Kesimpulan
Wafer epitaxial homogen 150 mm lan 200 mm 4H-SiC kasil disiapake ing substrat domestik nggunakake peralatan pertumbuhan epitaxial 200 mm SiC sing dikembangake dhewe, lan proses epitaxial homogen sing cocog kanggo 150 mm lan 200 mm dikembangake. Tingkat wutah epitaxial bisa luwih saka 60 μm / h. Nalika nyukupi syarat epitaksi kanthi kacepetan dhuwur, kualitas wafer epitaxial apik banget. Kekandelan keseragaman saka wafer epitaxial 150 mm lan 200 mm SiC bisa dikontrol ing 1,5%, keseragaman konsentrasi kurang saka 3%, Kapadhetan cacat fatal kurang saka 0,3 partikel / cm2, lan kekasaran permukaan epitaxial rata-rata persegi Ra. kurang saka 0,15 nm. Indikator proses inti saka wafer epitaxial ana ing tingkat lanjut ing industri.
Sumber: Peralatan Khusus Industri Elektronik
Pengarang: 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)
Wektu kirim: Sep-04-2024