Heya nuha, pîşesaziya SiC ji 150 mm (6 înç) vediguhere 200 mm (8 înç). Ji bo ku di pîşesaziyê de, 150 mm û 200 mm, waferên homoepitaxial SiC-ê yên mezin-qalîteya mezin, daxwaziya bilez bicîh bînin.Waferên homoepitaxial 4H-SiCBi karanîna amûrên mezinbûna epîtaksial a 200mm SiC-ya serbixwe ya pêşkeftî li ser substratên navxweyî bi serfirazî hatin amadekirin. Pêvajoyek homoepitaxial ku ji bo 150mm û 200mm guncan e hate pêşve xistin, ku tê de rêjeya mezinbûna epitaxial dikare ji 60um / h mezintir be. Dema ku bi epîtaksiya bilez a bilind re hevdîtin pêk tê, qalîteya wafera epîtaksial pir xweş e. Yekrengiya stûrahiya 150 mm û 200 mmWaferên epitaxial SiCdikare di nav 1.5% de were kontrol kirin, yekrengiya konsantasyonê ji 3 kêmtir e, tîrêjiya kêmasiya kujer ji 0.3 pirtik / cm2 kêmtir e, û rûkala rûxara epîtaksial ya navîn çargoşe Ra ji 0.15nm kêmtir e, û hemî nîşaneyên pêvajoya bingehîn li ser in. asta pêşkeftî ya pîşesaziyê.
Silicon Carbide (SiC)yek ji nûnerên materyalên nîvconductor yên nifşa sêyemîn e. Ew xwedan taybetmendiyên hêza qada hilweşandinê ya bilind, gihandina germî ya hêja, leza dravê ya têrbûna elektronê ya mezin, û berxwedana tîrêjê ya bihêz e. Ew kapasîteya hilberandina enerjiyê ya amûrên hêzê pir berfireh kiriye û dikare hewcedariyên karûbarê nifşa paşîn a alavên elektronîkî yên hêzê ji bo cîhazên bi hêza bilind, mezinahiya piçûk, germahiya bilind, radyasyona bilind û şert û mercên giran ên din bicîh bîne. Ew dikare cîhê kêm bike, xerckirina hêzê kêm bike û hewcedariyên sarbûnê kêm bike. Ew di wesayîtên enerjiyê yên nû, veguheztina hesinî, torên hişmend û qadên din de guhertinên şoreşgerî aniye. Ji ber vê yekê, nîvconduktorên karbîd ên silicon wekî materyalê îdeal ku dê nifşa paşîn a cîhazên elektronîkî yên bi hêz-hêza bilind rêve bibe hatine nas kirin. Di van salên dawî de, bi saya piştgirîya polîtîkaya neteweyî ya ji bo pêşkeftina pîşesaziya nîvconductor ya nifşê sêyemîn, lêkolîn û pêşkeftin û avakirina pergala pîşesaziya cîhaza 150 mm SiC bi bingehîn li Chinaînê qediya, û ewlehiya zincîra pîşesaziyê heye. di bingeh de hatiye garantîkirin. Ji ber vê yekê, bala pîşesaziyê gav bi gav ber bi kontrolkirina lêçûn û baştirkirina kargêriyê ve çûye. Wekî ku di Tabloya 1-ê de tê xuyang kirin, li gorî 150 mm, 200 mm SiC xwedan rêjeyek karanîna keviya bilind e, û hilberîna çîpên wafer ên yekane dikare bi qasî 1,8 carî zêde bibe. Piştî ku teknolojî bigihîje, lêçûna hilberîna çîpek yekane dikare ji sedî 30 kêm bibe. Serkeftina teknolojîk a 200 mm navgînek rasterast e ji bo "kêmkirina lêçûn û zêdekirina karbidestiyê", û di heman demê de ew mifteya pîşesaziya nîvconductor ya welatê min e ku "parallel" an hetta "serek" be.
Ji pêvajoya cîhaza Si cuda ye,Amûrên hêza nîvconductor SiChemû bi tebeqeyên epîtaksial wekî kevirê bingehîn têne çêkirin û amadekirin. Waferên epitaxial ji bo amûrên hêza SiC materyalên bingehîn ên bingehîn in. Qalîteya qata epitaxial rasterast hilberîna cîhazê diyar dike, û lêçûna wê% 20 ji lêçûna hilberîna çîpê digire. Ji ber vê yekê, mezinbûna epitaxial di cîhazên hêza SiC de girêdanek navîn a bingehîn e. Sînorê jorîn a asta pêvajoya epitaxial ji hêla amûrên epitaxial ve tê destnîşankirin. Heya nuha, pileya herêmîkirina alavên epîtaksial 150 mm SiC li Chinaînê bi nisbeten bilind e, lê nexşeya giştî ya 200 mm di heman demê de ji asta navneteweyî paşde dimîne. Ji ber vê yekê, ji bo çareserkirina hewcedariyên bilez û pirsgirêkên teng ên hilberîna materyalê epîtaksial a mezin, qalîteya bilind ji bo pêşkeftina pîşesaziya nîvconduktorê ya nifûsa sêyemîn, ev kaxez amûra epîtaksial a 200 mm SiC ku li welatê min bi serfirazî hatî pêşve xistin destnîşan dike. û pêvajoya epitaxial lêkolîn dike. Bi xweşbînkirina parametreyên pêvajoyê yên wekî germahiya pêvajoyê, rêjeya herikîna gaza hilgirê, rêjeya C/Si, û hwd., yekrengiya kombûnê <3%, nehevsengiya stûriyê <1,5%, hişkiya Ra <0,2 nm û tîrêjiya kêmasiya kujer <0,3 gewr /cm2 ji 150 mm û 200 mm SiC waferên epîtaksial ên bi karbîd silicon 200 mm serbixwe hatine pêşve xistin firna epîtaksial têne bidestxistin. Asta pêvajoya amûrê dikare hewcedariyên amadekirina cîhaza hêza SiC-a-kalîteyê bicîh bîne.
1 Ceribandin
1.1 PrensîbaSiC epitaxialdoz
Pêvajoya mezinbûna homoepitaxial 4H-SiC bi giranî 2 gavên bingehîn vedihewîne, yanê, germahiya bilind-germêja li cîhê substratê 4H-SiC û pêvajoya depokirina buhara kîmyewî ya homojen. Armanca bingehîn a xêzkirina li cîhê substratê ev e ku meriv zirara binerdê ya substratê piştî paqijkirina waferê, şilava polandî ya mayî, perçe û qata oksîdê jê bibe, û bi xêzkirinê ve avahiyek gavê atomî ya birêkûpêk dikare li ser rûyê substratê were çêkirin. Etching in-situ bi gelemperî di atmosferek hîdrojenê de tête kirin. Li gorî hewcedariyên pêvajoyê yên rastîn, piçûkek gaza alîkar jî dikare were zêdekirin, wekî hîdrojen klorîd, propane, etilen an silane. Germahiya guheztina hîdrojenê ya li cîhê bi gelemperî ji 1 600 ℃ jor e, û zexta jûreya reaksiyonê bi gelemperî di dema pêvajoya kişandinê de li jêr 2 × 104 Pa tê kontrol kirin.
Piştî ku rûbera substratê ji hêla etching li cîhê ve tê çalak kirin, ew dikeve pêvajoya hilweşandina buhara kîmyewî ya germahiya bilind, ango çavkaniya mezinbûnê (wek etilen / propane, TCS / silan), çavkaniya dopîngê (n-tîpa dopîngê nîtrojen. , çavkaniya dopîngê ya tîpa p TMAl), û gaza alîkar wekî hîdrojen klorîd di nav herikînek mezin a hilgirê de berbi odeya reaksiyonê ve têne veguheztin. gaz (bi gelemperî hîdrojen). Piştî ku gaz di jûreya reaksiyonê ya germahiya bilind de bertek nîşan dide, beşek ji pêşbirkê bi kîmyewî reaksiyonê dike û li ser rûyê waferê vedigire, û qatek epîtaksial a homojen 4H-SiC ya yek-krîstal bi giraniya dopîngek taybetî, stûrbûna taybetî û kalîteya bilindtir çê dibe. li ser rûyê substratê wekî şablonek substrata yek-krîstal 4H-SiC bikar tîne. Piştî salên lêgerîna teknîkî, teknolojiya homoepitaxial 4H-SiC bi bingehîn gihîştiye û di hilberîna pîşesaziyê de bi berfirehî tê bikar anîn. Teknolojiya homoepitaxial ya herî berfireh a 4H-SiC li cîhanê du taybetmendiyên gelemperî hene:
(1) Bi karanîna ne-texne (li gorî plana krîstalê ya <0001>, ber bi arasteka krîstalê ve, ber bi <11-20> ve) substratek birêkûpêk a birêkûpêk wekî şablonek bikar tîne, tebeqeyek yek-kristal 4H-SiC-ya yek-krîstal a paqijiya bilind bêyî nepaqijî ye. di forma moda mezinbûna gav-herikînê de li ser substratê tê razandin. Destpêka mezinbûna homoepitaxial 4H-SiC substratek krîstalek erênî bikar anî, ango, <0001> balafira Si ji bo mezinbûnê. Tîrêjiya gavên atomî yên li ser rûbera binesaziya krîstal a erênî kêm e û teras fireh in. Di pêvajoya epîtaksiyê de mezinbûna nucleasyona du-alî hêsan e ku çêbibe 3C krîstal SiC (3C-SiC). Bi qutkirina derveyî-xebatê re, gavên atomî yên bi tîrêjiya bilind, bi firehiya terasê teng dikarin li ser rûyê substratê 4H-SiC <0001> werin danîn, û pêşgira adsorbed dikare bi bandorkerî bi enerjiya rûkalê ya nisbeten kêm bi navgîniya belavbûna rûkê ve bigihîje pozîsyona gavê atomê. . Di qonaxê de, pozîsyona girêdana atoma pêşîn / koma molekular yekta ye, ji ber vê yekê di moda mezinbûna herikîna gavê de, tebeqeya epîtaksial bi rengek bêkêmasî dikare rêzika dubendî ya atomê ya Si-C mîras bigire ku bi heman krîstalê re yek krîstalek çêbike. qonax wekî substrate.
(2) Bi danasîna çavkaniyek siliconê ya klorê ve mezinbûna epîtaksial a bi leza bilind tête bidestxistin. Di pergalên hilanîna buhara kîmyewî ya kevneşopî de SiC, silane û propane (an ethylene) çavkaniyên mezinbûnê yên sereke ne. Di pêvajoya zêdekirina rêjeya mezinbûnê de bi zêdekirina rêjeya herikîna çavkaniya mezinbûnê, ji ber ku zexta qismî ya hevsengiyê ya pêkhateya silicon her ku diçe zêde dibe, hêsan e ku komikên silicon bi navokkirina qonaxa gazê ya homojen ve werin çêkirin, ku bi girîngî rêjeya karanîna fêkiyan kêm dike. çavkaniya silicon. Damezrandina komikên silicon başkirina rêjeya mezinbûna epitaxial pir sînordar dike. Di heman demê de, komikên silicon dikarin mezinbûna herikîna gavê xera bikin û bibin sedema navokiya xeletiyê. Ji bo ku ji nûjenkirina qonaxa gazê ya homojen dûr nekevin û rêjeya mezinbûna epitaxial zêde bikin, danasîna çavkaniyên silicon-bingeha klorê naha rêbaza sereke ye ku rêjeya mezinbûna epitaxial ya 4H-SiC zêde bike.
Amûrên 1.2 200 mm (8-inch) SiC epîtaksial û şert û mercên pêvajoyê
Ceribandinên ku di vê kaxezê de hatine vegotin hemî li ser amûrek epîtaksial a dîwarê germ a yekolîtîk a 150/200 mm (6/8-inç) lihevhatî ya SiC-ê ku ji hêla Enstîtuya 48-an a China Electronics Technology Group Corporation ve serbixwe hatî pêşve xistin, hatine kirin. Firina epitaxial barkirin û barkirina waferê bi tevahî otomatîk piştgirî dike. Wêneyê 1 nexşeyek şematîkî ya avahiya hundurîn a jûreya reaksiyonê ya alavên epîtaksial e. Wekî ku di jimar 1 de tê xuyang kirin, dîwarê derve yê jûreya reaksiyonê zengilek quartz e ku bi navberek bi avê sarkirî ye, û hundurê zengilê jûreyek berteka germahiya bilind e, ku ji karbonê hestiyar, paqijiya bilind pêk tê. valahiya grafîtê ya taybetî, bingeha zivirî ya gaza grafîtê, hwd. Tevahiya zengila quartz bi kulîlkek induksiyonê ya silindrîk ve hatî nixumandin, û jûreya reaksiyonê ya di hundurê zengilê de bi elektromagnetîkî ji hêla dabînkirina hêza induksiyonê ya frekansa navîn ve tê germ kirin. Wekî ku di jimar 1 (b) de tê xuyang kirin, gaza hilgirê, gaza reaksiyonê, û gaza dopîngê hemî di nav rûbera waferê de di herikînek lamînar a horîzontal de ji jora jûreya reaksiyonê berbi jêra jûreya reaksiyonê ve diherikin û ji dûvikê têne derxistin. dawiya gazê. Ji bo ku hevgirtîbûna di hundurê waferê de were misoger kirin, wafera ku ji hêla bingeha hewayê ve tê hilanîn her gav di dema pêvajoyê de tê zivirandin.
Substrata ku di ceribandinê de hatî bikar anîn substratek 150 mm, 200 mm (6 înç, 8 înç) <1120> rêgezek n-tîpa 4H-SiC-ya dualî ya 4H-SiC ku ji hêla Shanxi Shuoke Crystal ve hatî hilberandin, bazirganî ye. Trichlorosilane (SiHCl3, TCS) û etilen (C2H4) wekî çavkaniyên mezinbûnê yên sereke di ezmûna pêvajoyê de têne bikar anîn, di nav wan de TCS û C2H4 bi rêzê wekî çavkaniya silicon û çavkaniya karbonê têne bikar anîn, nîtrojena paqijiya bilind (N2) wekî n- tê bikar anîn. cureyê çavkaniya dopîngê, û hîdrojen (H2) wekî gaza helandinê û gaza hilgirê tê bikar anîn. Rêjeya germahiya pêvajoya epitaxial 1 600 ~ 1 660 ℃ e, zexta pêvajoyê 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa ye, û rêjeya herikîna gaza hilgirê H2 100 ~ 140 L / min e.
1.3 Testkirin û taybetmendîkirina wafera Epitaxial
Spectrometera infrared a Fourier (çêkerê amûran Thermalfisher, model iS50) û testerê berhevkirina sondaya merkurê (çêkerê amûran Semilab, model 530L) hatin bikar anîn da ku navgînî û belavkirina qalindahiya qata epîtaksial û giraniya dopîngê diyar bikin; stûrbûn û giraniya dopîngê ya her nuqteya di qata epîtaksial de bi girtina xalên li ser xeta pîvanê ya ku xeta normal ya keviya referansê ya sereke li 45 ° li navenda waferê bi rakirina keviya 5 mm ve diqetîne, hate destnîşankirin. Ji bo waferek 150 mm, 9 xal li ser xeteyek yek-navberê hatin girtin (du şebek li hevûdu perpendîkuler bûn), û ji bo waferek 200 mm, 21 xal hatin girtin, wekî ku di Figure 2 de tê xuyang kirin. Mîkroskopa hêza atomî (çêkerê amûran Bruker, modela Dimension Icon) ji bo bijartina qadên 30 μm×30 μm li qada navendê û qada qiraxê (rakirina qiraxa 5 mm) hate bikar anîn. vafera epîtaksial ji bo ceribandina hişkiya rûbera tebeqeya epîtaksial; kêmasiyên tebeqeya epîtaksial bi karanîna testerê kêmasiya rûkalê (çêkerê alavan China Electronics Wêneyê 3D bi sensorek radarê (modela Mars 4410 pro) ji Kefenghua ve hate pîvandin.
Dema şandinê: Sep-04-2024