2 Эксперимент нәтижелері және талқылау
2.1Эпитаксиальды қабатқалыңдығы мен біркелкілігі
Эпитаксиалды қабаттың қалыңдығы, қоспа концентрациясы және біркелкілігі эпитаксиалды пластинаның сапасын бағалаудың негізгі көрсеткіштерінің бірі болып табылады. Дәл бақыланатын қалыңдығы, қоспа концентрациясы және пластинаның ішіндегі біркелкілігі өнімділігі мен дәйектілігін қамтамасыз етудің кілті болып табылады.SiC қуат құрылғылары, және эпитаксиалды қабаттың қалыңдығы және қоспа концентрациясының біркелкілігі де эпитаксиалды жабдықтың технологиялық қабілетін өлшеудің маңызды негіздері болып табылады.
3-суретте 150 мм және 200 мм қалыңдығының біркелкілігі мен таралу қисығы көрсетілгенSiC эпитаксиалды пластиналар. Суреттен эпитаксиалды қабат қалыңдығының таралу қисығы пластинаның орталық нүктесіне қатысты симметриялы екенін көруге болады. Эпитаксиалды процестің уақыты 600 с, 150 мм эпитаксиалды пластинаның орташа эпитаксиалды қабатының қалыңдығы 10,89 um, қалыңдығының біркелкілігі 1,05%. Есептеу бойынша эпитаксиалды өсу жылдамдығы 65,3 мкм/сағ құрайды, бұл эпитаксиалды процестің типтік жылдам деңгейі. Дәл осындай эпитаксиалды процесс уақытында 200 мм эпитаксиалды пластинаның эпитаксиалды қабатының қалыңдығы 10,10 мм, қалыңдығының біркелкілігі 1,36% шегінде және жалпы өсу жылдамдығы 60,60 мкм/сағ құрайды, бұл 150 мм эпитаксиалды өсуден сәл төмен. мөлшерлемесі. Өйткені кремний көзі мен көміртегі көзі реакциялық камераның жоғары ағынынан пластинаның беті арқылы реакция камерасының төменгі ағынына ағып жатқанда және 200 мм пластинаның ауданы 150 мм-ден үлкен болса, жолда айқын жоғалту болады. Газ 200 мм пластинаның беті арқылы ұзағырақ қашықтыққа ағып кетеді, ал жол бойында тұтынылатын бастапқы газ көбірек. Вафли үнемі айналу жағдайында эпитаксиалды қабаттың жалпы қалыңдығы жұқа болады, сондықтан өсу қарқыны баяу. Жалпы алғанда, 150 мм және 200 мм эпитаксиалды пластинаның қалыңдығының біркелкілігі өте жақсы және жабдықтың технологиялық мүмкіндігі жоғары сапалы құрылғылардың талаптарына жауап бере алады.
2.2 Эпитаксиалды қабаттың легирленген концентрациясы және біркелкілігі
4-суретте қоспа концентрациясының біркелкілігі және 150 мм және 200 мм қисық таралуы көрсетілгенSiC эпитаксиалды пластиналар. Суреттен көрініп тұрғандай, эпитаксиалды пластинкадағы концентрацияның таралу қисығы пластинаның ортасына қатысты айқын симметрияға ие. 150 мм және 200 мм эпитаксиалды қабаттардың легирлеу концентрациясының біркелкілігі сәйкесінше 2,80% және 2,66% құрайды, бұл 3% шегінде бақылауға болады, бұл ұқсас халықаралық жабдық үшін тамаша деңгей. Эпитаксиалды қабаттың легирлеуші концентрация қисығы диаметр бағыты бойынша «W» пішінінде бөлінеді, ол негізінен көлденең ыстық қабырғалы эпитаксиалды пештің ағынының өрісімен анықталады, өйткені көлденең ауа ағынының эпитаксиалды өсу пешінің ауа ағынының бағыты ауа кіретін ұшы (жоғары ағын) және пластинаның беті арқылы ламинарлы түрде төменгі ағысынан шығады; көміртегі көзінің (C2H4) «жол бойындағы сарқылу» жылдамдығы кремний көзінен (TCS) жоғары болғандықтан, вафли айналғанда, пластинаның бетіндегі нақты C/Si шетінен бірте-бірте төмендейді. орталық (орталықтағы көміртегі көзі аз), C және N «бәсекелестік позиция теориясына» сәйкес, тамаша концентрация біркелкілігін алу үшін пластинаның ортасында легирлеуші концентрация шетіне қарай біртіндеп төмендейді, N2 шеті эпитаксистік процесс кезінде қоспалау концентрациясының орталықтан шетке қарай төмендеуін баяулату үшін өтемақы ретінде қосылады, осылайша соңғы легирлеу концентрациясының қисығы «W» пішінін көрсетеді.
2.3 Эпитаксия қабатының ақаулары
Қалыңдығы мен қоспалау концентрациясынан басқа, эпитаксиалды қабат ақауларын бақылау деңгейі де эпитаксиалды пластинаның сапасын өлшеудің негізгі параметрі және эпитаксиалды жабдықтың технологиялық қабілетінің маңызды көрсеткіші болып табылады. SBD және MOSFET ақауларға қойылатын талаптары әртүрлі болғанымен, тамшы ақаулары, үшбұрыш ақаулары, сәбіз ақаулары, комета ақаулары және т.б. сияқты айқынырақ беттік морфологиялық ақаулар SBD және MOSFET құрылғыларының өлтіруші ақаулары ретінде анықталады. Осы ақаулары бар чиптердің істен шығу ықтималдығы жоғары, сондықтан өлтіретін ақаулардың санын бақылау чип шығымдылығын арттыру және шығындарды азайту үшін өте маңызды. 5-суретте 150 мм және 200 мм SiC эпитаксиалды пластинкалардың киллер ақауларының таралуы көрсетілген. C/Si қатынасында айқын теңгерімсіздік болмаған жағдайда, сәбіз ақаулары мен комета ақауларын негізінен жоюға болады, ал құлау ақаулары мен үшбұрыш ақаулары эпитаксиалды жабдықты пайдалану кезінде тазалықты бақылауға, графиттің қоспа деңгейіне байланысты. реакция камерасындағы бөлшектер және субстрат сапасы. 2-кестеден 150 мм және 200 мм эпитаксиалды пластинкалардың киллер ақауларының тығыздығын 0,3 бөлшектер/см2 шегінде басқаруға болатынын көруге болады, бұл жабдықтың бір түрі үшін тамаша деңгей. 150 мм эпитаксиалды пластинаның өлімге әкелетін ақау тығыздығын бақылау деңгейі 200 мм эпитаксиалды пластинкаға қарағанда жақсырақ. Себебі 150 мм субстратты дайындау процесі 200 мм-ге қарағанда пісіп-жетілді, субстрат сапасы жақсырақ, ал 150 мм графит реакция камерасының қоспаны бақылау деңгейі жақсы.
2.4 Эпитаксиалды пластинаның бетінің кедір-бұдырлығы
6-суретте 150 мм және 200 мм SiC эпитаксиалды пластиналар бетінің AFM кескіндері көрсетілген. Суреттен 150 мм және 200 мм эпитаксиалды пластинкалардың орташа квадраттық кедір-бұдырлығы Ra-ның сәйкесінше 0,129 нм және 0,113 нм болатынын суреттен көруге болады, ал эпитаксиалды қабаттың беті айқын макро-қадамдық агрегация құбылысынсыз тегіс. Бұл құбылыс эпитаксиальді қабаттың өсуі барлық эпитаксиалды процесс кезінде әрқашан қадамдық ағынның өсу режимін сақтайтынын көрсетеді және қадамдық агрегация болмайды. Оңтайландырылған эпитаксиалды өсу процесін қолдану арқылы 150 мм және 200 мм төмен бұрышты негіздерде тегіс эпитаксиалды қабаттарды алуға болатынын көруге болады.
3 Қорытынды
150 мм және 200 мм 4H-SiC біртекті эпитаксиалды пластиналар өздігінен әзірленген 200 мм SiC эпитаксиалды өсу жабдығын пайдаланып отандық субстраттарда сәтті дайындалды және 150 мм және 200 мм үшін жарамды біртекті эпитаксиалды процесс әзірленді. Эпитаксиалды өсу жылдамдығы 60 мкм/сағ жоғары болуы мүмкін. Жоғары жылдамдықты эпитаксиялық талаптарды қанағаттандыра отырып, эпитаксиалды пластинаның сапасы тамаша. 150 мм және 200 мм SiC эпитаксиалды пластинкалардың қалыңдығының біркелкілігін 1,5% шегінде бақылауға болады, концентрацияның біркелкілігі 3% -дан аз, өлімге әкелетін ақаулардың тығыздығы 0,3 бөлшектер/см2-ден аз, ал эпитаксиалды бетінің кедір-бұдыры орташа квадрат Ra. 0,15 нм-ден аз. Эпитаксиалды пластинаның негізгі технологиялық көрсеткіштері өнеркәсіпте озық деңгейде.
Дереккөз: Электрондық өнеркәсіптің арнайы жабдықтары
Авторы: Си Тианле, Ли Пин, Ян Ю, Гун Сяолян, Ба Сай, Чен Гоцин, Ван Шэнцян
(China Electronics Technology Group корпорациясының 48-ші зерттеу институты, Чанша, Хунань 410111)
Жіберу уақыты: 04 қыркүйек 2024 ж