2 Experimentell Resultater an Diskussioun
2.1Epitaxial SchichtDicke an Uniformitéit
Epitaxial Schichtdicke, Dopingkonzentratioun an Uniformitéit sinn ee vun de Kärindikatoren fir d'Qualitéit vun epitaxialen Waferen ze beurteelen. Genau kontrolléierbar Dicke, Dopingkonzentratioun an Uniformitéit am Wafer sinn de Schlëssel fir d'Performance an d'Konsistenz ze garantéierenSiC Muecht Apparater, an epitaxial Layer deck an Doping Konzentratioun uniform sinn och wichteg Base fir Mooss de Prozess Méiglechen stoussen vun epitaxial Equipement.
Figur 3 weist d'Dicke Uniformitéit a Verdeelungskurve vun 150 mm an 200 mmSiC epitaxial wafers. Et kann aus der Figur gesi ginn datt d'epitaxial Schichtdicke Verdeelungskurve symmetresch iwwer den Zentrum vun der Wafer ass. D'epitaxial Prozess Zäit ass 600s, der Moyenne epitaxial Layer deck vun der 150mm epitaxial wafer ass 10,89 um, an der deck uniformity ass 1,05%. Duerch Berechnung ass den epitaxialen Wuesstumsrate 65,3 um / h, wat en typesche schnelle epitaxiale Prozessniveau ass. Ënnert der selwechter epitaxialer Prozesszäit ass d'epitaxial Schichtdicke vun der 200 mm epitaxialer Wafer 10,10 um, d'Dicke Uniformitéit ass bannent 1,36%, an de Gesamtwuesstem ass 60,60 um / h, wat liicht méi niddereg ass wéi den 150 mm epitaxialen Wuesstum. Taux. Dëst ass well et offensichtlech Verloscht laanscht de Wee ass, wann d'Siliciumquell a Kuelestoffquell aus der Upstream vun der Reaktiounskammer duerch d'Wafer Uewerfläch an de Downstream vun der Reaktiounskammer fléissen, an d'200 mm Waferfläch ass méi grouss wéi d'150 mm. De Gas fléisst duerch d'Uewerfläch vum 200 mm Wafer fir eng méi laang Distanz, an de Quellgas, dee laanscht de Wee verbraucht gëtt, ass méi. Ënnert der Bedingung datt de Wafer dréit weider, ass d'Gesamtdicke vun der epitaxialer Schicht méi dënn, sou datt de Wuesstum méi lues ass. Insgesamt ass d'Dicke Uniformitéit vun 150 mm an 200 mm epitaxialen Waferen exzellent, an d'Prozessfäegkeet vun der Ausrüstung kann den Ufuerderunge vun héichqualitativen Apparater erfëllen.
2.2 Epitaxial Layer Doping Konzentratioun an Uniformitéit
Figur 4 weist d'Doping Konzentratioun Uniformitéit an Kéiren Verdeelung vun 150 mm an 200 mmSiC epitaxial wafers. Wéi aus der Figur gesi ka ginn, huet d'Konzentratiounsverdeelungskurve op der epitaxialer Wafer offensichtlech Symmetrie relativ zum Zentrum vun der Wafer. D'Dopingkonzentratiounsuniformitéit vun den 150 mm an 200 mm epitaxiale Schichten ass 2,80% respektiv 2,66%, déi bannent 3% kontrolléiert kënne ginn, wat en exzellenten Niveau fir ähnlech international Ausrüstung ass. D'Dopingkonzentratiounskurve vun der Epitaxialschicht gëtt an enger "W" Form laanscht d'Duerchmiesserrichtung verdeelt, déi haaptsächlech duerch d'Flowfeld vum horizontalen waarme Wand-Epitaxialuewe bestëmmt gëtt, well d'Loftflossrichtung vum horizontalen Loftfloss-Epitaxial-Wuessofen aus d'Loftinnlopsend (Upstream) a fléisst aus dem Downstream Enn op eng laminar Manéier duerch d'Waferfläch eraus; well den Taux vun der Kuelestoffquell (C2H4) méi héich ass wéi dee vun der Siliziumquell (TCS), wann de Wafer dréit, fällt den eigentleche C/Si op der Wafer Uewerfläch graduell vun der Kant op. den Zentrum (d'Kuelestoffquell am Zentrum ass manner), laut der "Kompetitiv Positiounstheorie" vu C an N, geet d'Dopingkonzentratioun am Zentrum vun der Wafer no an no Richtung Rand erof, an Fir eng exzellent Konzentratiounsuniformitéit ze kréien, gëtt de Rand N2 als Kompensatioun wärend dem epitaxiale Prozess bäigefüügt fir d'Ofsenkung vun der Dopingkonzentratioun vum Zentrum op de Rand ze bremsen, sou datt déi lescht Dopingkonzentratiounskurve eng "W" Form presentéiert.
2.3 Epitaxial Layer Mängel
Zousätzlech zu der Dicke an der Dopingkonzentratioun ass den Niveau vun der epitaxialer Schichtdefekt Kontroll och e Kärparameter fir d'Qualitéit vun epitaxialen Waferen ze moossen an e wichtege Indikator fir d'Prozessfäegkeet vun epitaxialen Ausrüstung. Och wann SBD a MOSFET verschidde Ufuerderunge fir Mängel hunn, sinn déi méi offensichtlech Uewerflächemorphologie Mängel wéi Dropfehler, Dräieckdefekter, Karrottfehler, Koméitdefekter, etc. D'Wahrscheinlechkeet vum Echec vu Chips déi dës Mängel enthalen ass héich, sou datt d'Zuel vun de Killer Defekter kontrolléiert ass extrem wichteg fir d'Chipnoutwendegkeet ze verbesseren an d'Käschte ze reduzéieren. Figur 5 weist d'Verdeelung vun Killer Mängel vun 150 mm an 200 mm SiC epitaxial wafers. Ënnert der Bedingung datt et keen offensichtlechen Ungleichgewicht am C/Si Verhältnis ass, kënne Karrottfehler a Koméitdefekter grondsätzlech eliminéiert ginn, während Dropfehler an Dräieckdefekter mat der Propretéitskontroll während der Operatioun vun epitaxialen Ausrüstung verbonne sinn, den Onreinheetsniveau vu Grafit. Deeler an der Reaktiounskammer, an d'Qualitéit vum Substrat. Vun Table 2, kann et gesi ginn, datt d'Killer Mängel Dicht vun 150 mm an 200 mm epitaxial wafers kann bannent 0,3 Deelchen / cm2 kontrolléiert ginn, déi eng excellent Niveau fir déi selwecht Zort Equipement ass. De fatale Mängel Dicht Kontroll Niveau vun 150 mm epitaxial wafer ass besser wéi déi vun 200 mm epitaxial wafer. Dëst ass well de Substratpräparatiounsprozess vun 150 mm méi reift ass wéi dee vun 200 mm, d'Substratqualitéit ass besser, an d'Gëftungskontrollniveau vun der 150 mm Grafitreaktiounskammer ass besser.
2.4 Epitaxial wafer Uewerfläch roughness
Figur 6 weist d'AFM Biller vun der Uewerfläch vun 150 mm an 200 mm SiC epitaxial wafers. Et kann aus der Figur gesi ginn, datt d'Uewerfläch Wuerzel heescht Quadrat roughness Ra vun 150 mm an 200 mm epitaxial wafers 0,129 nm respektiv 0,113 nm ass, an der Uewerfläch vun der epitaxial Layer ass glat ouni offensichtlech Makro-Schrëtt Aggregatioun Phänomen. Dëst Phänomen weist datt de Wuesstum vun der epitaxialer Schicht ëmmer de Schrëttflosswachstumsmodus während dem ganzen epitaxiale Prozess behält, a keng Schrëtt Aggregatioun geschitt. Et kann gesi ginn datt andeems Dir den optimiséierte epitaxialen Wuesstumsprozess benotzt, glat epitaxial Schichten op 150 mm an 200 mm niddereg-Wénkel Substrater kritt kënne ginn.
3 Conclusioun
Déi 150 mm an 200 mm 4H-SiC homogen epitaxial Wafere goufen erfollegräich op Haussubstrater virbereet mat der selbst entwéckelter 200 mm SiC epitaxialer Wuesstumsausrüstung, an den homogenen epitaxialen Prozess passend fir 150 mm an 200 mm gouf entwéckelt. Den epitaxiale Wuesstumsrate ka méi wéi 60 μm / h sinn. Wärend d'High-Speed-Epitaxiefuerderung entsprécht, ass d'Epitaxial Waferqualitéit exzellent. D'Dicke Uniformitéit vun den 150 mm an 200 mm SiC epitaxialen Wafere kënne bannent 1,5% kontrolléiert ginn, d'Konzentratiounsuniformitéit ass manner wéi 3%, déi fatal Defektdicht ass manner wéi 0,3 Partikel /cm2, an d'epitaxial Uewerflächrauhegkeet Wuerzel mëttlerer Quadrat Ra ass manner wéi 0,15 nm. D'Kärprozessindikatoren vun den epitaxialen Wafere sinn um fortgeschrattem Niveau an der Industrie.
Quell: Elektronesch Industrie speziell Ausrüstung
Auteur: 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)
Post Zäit: Sep-04-2024