2 Эксперименттик жыйынтыктар жана талкуу
2.1Эпитаксиалдык катмаркалыңдыгы жана бирдейлиги
Эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы, допингдин концентрациясы жана бирдейлиги эпитаксиалдык пластинкалардын сапатын баалоо үчүн негизги көрсөткүчтөрдүн бири болуп саналат. Так башкарылуучу калыңдыгы, допингдин концентрациясы жана пластинанын ичиндеги бир тектүүлүк - бул протеиндин натыйжалуулугун жана ырааттуулугун камсыз кылуунун ачкычы.SiC кубаттуулук аппараттары, жана эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы жана допинг концентрациясынын бирдейлиги да эпитаксиалдык жабдуулардын процесстик жөндөмдүүлүгүн өлчөө үчүн маанилүү негиздер болуп саналат.
3-сүрөттө 150 мм жана 200 мм калыңдыктын бирдейлиги жана бөлүштүрүү ийри сызыгы көрсөтүлгөнSiC эпитаксиалдык пластиналар. Сүрөттөн көрүнүп тургандай, эпитаксиалдык катмардын калыңдыгын бөлүштүрүү ийри сызыгы пластинанын борбордук чекитине карата симметриялуу. Эпитаксиалдык процесстин убактысы 600с, 150мм эпитаксиалдык пластинканын орточо эпитаксиалдык катмарынын калыңдыгы 10,89 um, калыңдыгы 1,05%. Эсептөө боюнча, эпитаксиалдык өсүү темпи 65,3 мм/саат, бул типтүү тез эпитаксиалдык процесс деңгээли. Ошол эле эпитаксиалдык процесстин убагында, 200 мм эпитаксиалдык пластинанын эпитаксиалдык катмарынын калыңдыгы 10,10 um, калыңдыгы 1,36% чегинде жана жалпы өсүү темпи 60,60 мм/саат, бул 150 мм эпитаксиалдык өсүштөн бир аз төмөн. чен. Себеби, кремний булагы жана көмүртек булагы реакция камерасынын жогору жагындагы агымынан пластинка бети аркылуу реакция камерасынын ылдый жагына агып өткөндө жана 200 мм пластинка аянты 150 ммден чоңураак болгондо жол бою ачык жоготуу болот. Газ 200 мм пластинанын үстү аркылуу узак аралыкка агып өтөт жана жол боюнда керектелген булак газы көбүрөөк. Вафли айланып турган шартта, эпитаксиалдык катмардын жалпы калыңдыгы жука, ошондуктан өсүү темпи жайыраак болот. Жалпысынан алганда, 150 мм жана 200 мм эпитаксиалдык пластинкалардын калыңдыгы эң сонун жана жабдуулардын процесстик жөндөмдүүлүгү жогорку сапаттагы түзүлүштөрдүн талаптарына жооп бере алат.
2.2 Эпитаксиалдык катмардын допинг концентрациясы жана бирдейлиги
4-сүрөттө допинг концентрациясынын бирдейлиги жана 150 мм жана 200 мм ийри сызыгынын бөлүштүрүлүшү көрсөтүлгөнSiC эпитаксиалдык пластиналар. Сүрөттөн көрүнүп тургандай, эпитаксиалдык пластинкадагы концентрацияны бөлүштүрүү ийри пластинанын борборуна салыштырмалуу ачык симметрияга ээ. 150 мм жана 200 мм эпитаксиалдык катмарлардын допинг концентрациясынын бирдейлиги тиешелүүлүгүнө жараша 2,80% жана 2,66% түзөт, бул 3% чегинде көзөмөлдөнүшү мүмкүн, бул ушул сыяктуу эл аралык жабдуулар үчүн эң сонун деңгээл. Эпитаксиалдык катмардын допинг концентрациясынын ийри сызыгы диаметр багыты боюнча "W" формасында бөлүштүрүлөт, ал негизинен горизонталдуу ысык дубал эпитаксиалдык мештин агым талаасы менен аныкталат, анткени горизонталдуу аба агымынын эпитаксиалдык өсүү мешинин аба агымынын багыты аба кирүүчү учу (жогорку агым) жана ылдыйкы учунан пластинка бети аркылуу ламинардуу түрдө агып чыгат; көмүртек булагынын (C2H4) "жол бою түгөнүп кетүү" ылдамдыгы кремний булагына (TCS) караганда жогору болгондуктан, пластинка айланганда, пластинка бетиндеги чыныгы C/Si акырындык менен четинен төмөндөйт. борбор (борбордогу көмүртек булагы азыраак), C жана N "атаандаштык позиция теориясына" ылайык, вафлидин борборундагы допинг концентрациясы акырындык менен төмөндөйт чети, эң сонун концентрация бирдейлигин алуу үчүн, N2 чети эпитаксиалдык процесстин жүрүшүндө допинг концентрациясынын төмөндөшүн борбордон четине карай басаңдатуу үчүн компенсация катары кошулат, ошондуктан допинг концентрациясынын акыркы ийри сызыгы "W" формасын көрсөтөт. .
2.3 Эпитаксиалдык катмардын кемчиликтери
Калыңдыгы жана допинг концентрациясынан тышкары, эпитаксиалдык катмардын дефекттик контролунун деңгээли да эпитаксиалдык пластинкалардын сапатын өлчөөнүн негизги параметри жана эпитаксиалдык жабдуулардын процесстик жөндөмдүүлүгүнүн маанилүү көрсөткүчү болуп саналат. SBD жана MOSFET кемчиликтерге карата ар кандай талаптарга ээ болсо да, тамчы кемчиликтери, үч бурчтук кемчиликтери, сабиз кемчиликтери, комета кемчиликтери, ж. Бул кемчиликтерди камтыган микросхемалардын иштебей калуу ыктымалдыгы жогору, андыктан өлтүрүүчү кемчиликтердин санын көзөмөлдөө чиптин түшүмүн жогорулатуу жана чыгымдарды азайтуу үчүн өтө маанилүү. 5-сүрөттө 150 мм жана 200 мм SiC эпитаксиалдык пластинкалардын киллер дефекттеринин бөлүштүрүлүшү көрсөтүлгөн. C / Si катышында ачык дисбаланс жок болгон шартта, сабиз кемчиликтери жана комета кемчиликтери негизинен жок кылынышы мүмкүн, ал эми тамчы кемчиликтери жана үч бурчтук кемчиликтери эпитаксиалдык жабдууларды иштетүүдө тазалыкты көзөмөлдөөгө, графиттин ыпластык деңгээлине байланыштуу. реакция камерасындагы бөлүктөр жана субстраттын сапаты. 2-таблицадан көрүнүп тургандай, 150 мм жана 200 мм эпитаксиалдык пластинкалардын өлтүрүүчү кемтигинин тыгыздыгы 0,3 бөлүкчө/см2 чегинде көзөмөлдөнүшү мүмкүн, бул бир эле типтеги жабдуулар үчүн эң сонун деңгээл. 150 мм эпитаксиалдык пластинанын өлүмгө алып келген дефект тыгыздыгын көзөмөлдөө деңгээли 200 мм эпитаксиалдык пластинкага караганда жакшыраак. Бул 150 мм субстрат даярдоо жараяны 200 мм караганда жетилген, субстрат сапаты жакшы, ал эми 150 мм графит реакция камерасынын аралашмаларды көзөмөлдөө деңгээли жакшыраак.
2.4 Эпитаксиалдык пластинка бетинин тегиздиги
6-сүрөттө 150 мм жана 200 мм SiC эпитаксиалдык пластинкаларынын бетинин AFM сүрөттөрү көрсөтүлгөн. Сүрөттөн көрүнүп тургандай, 150 мм жана 200 мм эпитаксиалдык пластинкалардын үстүнкү тамырынын орточо квадраттык тегиздиги Ra 0,129 нм жана 0,113 нм, ал эми эпитаксиалдык катмардын бети ачык макро-кадам агрегация кубулушусуз жылмакай. Бул кубулуш эпитаксиалдык катмардын өсүшү бүт эпитаксиалдык процесстин жүрүшүндө ар дайым кадамдык агымдын өсүү режимин сактай турганын жана кадамдардын агрегацияланбай турганын көрсөтөт. Оптималдуу эпитаксиалдык өсүү процессин колдонуу менен 150 мм жана 200 мм төмөн бурчтуу субстраттарда жылмакай эпитаксиалдык катмарларды алууга болот.
3 Корутунду
150 мм жана 200 мм 4H-SiC гомогендүү эпитаксиалдык пластиналар өз алдынча иштелип чыккан 200 мм SiC эпитаксиалдык өстүрүүчү жабдууларды колдонуу менен ата мекендик субстраттарда ийгиликтүү даярдалды жана 150 мм жана 200 мм үчүн ылайыктуу бир тектүү эпитаксиалдык процесс иштелип чыкты. Эпитаксиалдык өсүү темпи 60 мкм/сааттан жогору болушу мүмкүн. Жогорку ылдамдыктагы эпитаксиянын талабына жооп бергени менен, эпитаксиалдык пластинанын сапаты эң сонун. 150 мм жана 200 мм SiC эпитаксиалдык пластинкаларынын калыңдыгынын бирдейлигин 1,5% чегинде контролдоого болот, концентрациясынын бирдейлиги 3% дан аз, өлүмгө алып келген дефекттин тыгыздыгы 0,3 бөлүкчө/см2ден аз, ал эми эпитаксиалдык беттик тегиздиктин тамыры орточо квадрат Ra 0,15 нмден аз. Эпитаксиалдык пластинкалардын негизги процессинин көрсөткүчтөрү өнөр жайда алдыңкы деңгээлде.
Булак: Электрондук өнөр жайдын атайын жабдуулары
Автору: Си Тианле, Ли Пинг, Ян Ю, Гонг Сяолян, Ба Сай, Чен Гоцин, Ван Шэнцян
(48th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Чанша, Хунань 410111)
Посттун убактысы: 04-04-2024