2 ຜົນການທົດລອງແລະການສົນທະນາ
2.1ຊັ້ນ epitaxialຄວາມຫນາແລະຄວາມເປັນເອກະພາບ
ຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ແລະຄວາມເປັນເອກະພາບແມ່ນຫນຶ່ງໃນຕົວຊີ້ວັດຫຼັກສໍາລັບການຕັດສິນຄຸນນະພາບຂອງ wafers epitaxial. ຄວາມຫນາທີ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ແລະຄວາມເປັນເອກະພາບພາຍໃນ wafer ແມ່ນກຸນແຈໃນການຮັບປະກັນການປະຕິບັດແລະຄວາມສອດຄ່ອງຂອງ.ອຸປະກອນໄຟຟ້າ SiC, ແລະຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ເປັນເອກະພາບຍັງເປັນພື້ນຖານທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການວັດແທກຄວາມສາມາດຂະບວນການຂອງອຸປະກອນ epitaxial.
ຮູບທີ 3 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນແລະເສັ້ນໂຄ້ງການແຜ່ກະຈາຍຂອງ 150 ມມແລະ 200 ມມSiC epitaxial wafers. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກຕົວເລກທີ່ເສັ້ນໂຄ້ງການແຜ່ກະຈາຍຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ແມ່ນ symmetrical ກ່ຽວກັບຈຸດສູນກາງຂອງ wafer. ເວລາຂະບວນການ epitaxial ແມ່ນ 600s, ຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ສະເລ່ຍຂອງ wafer epitaxial 150mm ແມ່ນ 10.89 um, ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນແມ່ນ 1.05%. ໂດຍການຄິດໄລ່, ອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial ແມ່ນ 65.3 um / h, ເຊິ່ງເປັນລະດັບຂະບວນການ epitaxial ໄວປົກກະຕິ. ພາຍໃຕ້ເວລາຂະບວນການ epitaxial ດຽວກັນ, ຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ຂອງ wafer epitaxial 200 ມມແມ່ນ 10.10 um, ຄວາມຫນາແຫນ້ນເປັນເອກະພາບພາຍໃນ 1.36%, ແລະອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວໂດຍລວມແມ່ນ 60.60 um / h, ເຊິ່ງຕ່ໍາກວ່າການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial 150 ມມເລັກນ້ອຍ. ອັດຕາ. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າມີການສູນເສຍທີ່ຊັດເຈນຕາມທາງໃນເວລາທີ່ແຫຼ່ງຊິລິໂຄນແລະແຫຼ່ງກາກບອນໄຫຼຈາກຊັ້ນເທິງຂອງຫ້ອງຕິກິຣິຍາຜ່ານຫນ້າດິນ wafer ໄປຫາລຸ່ມນ້ໍາຂອງຫ້ອງຕິກິຣິຍາ, ແລະພື້ນທີ່ wafer 200 ມມແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າ 150 ມມ. ອາຍແກັສໄຫຼຜ່ານຫນ້າດິນຂອງ wafer 200 ມມສໍາລັບໄລຍະຫ່າງທີ່ຍາວກວ່າ, ແລະອາຍແກັສແຫຼ່ງທີ່ບໍລິໂພກຕາມທາງແມ່ນຫຼາຍກວ່າ. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ wafer ສືບຕໍ່ຫມຸນ, ຄວາມຫນາທັງຫມົດຂອງຊັ້ນ epitaxial ແມ່ນ thinner, ສະນັ້ນອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຊ້າລົງ. ໂດຍລວມແລ້ວ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ wafers epitaxial 150 ມມແລະ 200 ມມແມ່ນດີເລີດ, ແລະຄວາມສາມາດໃນຂະບວນການຂອງອຸປະກອນສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງອຸປະກອນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ.
2.2 ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ doping layer Epitaxial ແລະຄວາມເປັນເອກະພາບ
ຮູບທີ 4 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ແລະການແຜ່ກະຈາຍເສັ້ນໂຄ້ງຂອງ 150 ມມແລະ 200 ມມSiC epitaxial wafers. ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຈາກຮູບ, ເສັ້ນໂຄ້ງການແຜ່ກະຈາຍຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຢູ່ໃນ wafer epitaxial ມີຄວາມສົມມາດທີ່ເຫັນໄດ້ຊັດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບສູນກາງຂອງ wafer. ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງ doping ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງຊັ້ນ epitaxial 150 ມມແລະ 200 ມມແມ່ນ 2.80% ແລະ 2.66% ຕາມລໍາດັບ, ເຊິ່ງສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ພາຍໃນ 3%, ເຊິ່ງເປັນລະດັບທີ່ດີເລີດສໍາລັບອຸປະກອນສາກົນທີ່ຄ້າຍຄືກັນ. ເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ຂອງຊັ້ນ epitaxial ໄດ້ຖືກແຈກຢາຍໃນຮູບຮ່າງ "W" ຕາມທິດທາງເສັ້ນຜ່າສູນກາງ, ເຊິ່ງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກກໍານົດໂດຍພາກສະຫນາມການໄຫຼຂອງ furnace epitaxial ຝາຮ້ອນຕາມແນວນອນ, ເພາະວ່າທິດທາງການໄຫຼຂອງອາກາດຂອງ furnace ການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ອອກຕາມລວງນອນແມ່ນມາຈາກ. ປາຍ inlet ອາກາດ (upstream) ແລະໄຫຼອອກຈາກທ້າຍ downstream ໃນລັກສະນະ laminar ຜ່ານຫນ້າດິນ wafer; ເນື່ອງຈາກວ່າອັດຕາ "ການຫົດຕົວຕາມທາງ" ຂອງແຫຼ່ງກາກບອນ (C2H4) ແມ່ນສູງກວ່າແຫຼ່ງຊິລິໂຄນ (TCS), ເມື່ອ wafer rotates, C / Si ຕົວຈິງຢູ່ດ້ານ wafer ຄ່ອຍໆຫຼຸດລົງຈາກຂອບໄປຫາ. ສູນກາງ (ແຫຼ່ງກາກບອນຢູ່ໃນສູນກາງແມ່ນຫນ້ອຍ), ອີງຕາມ "ທິດສະດີຕໍາແຫນ່ງການແຂ່ງຂັນ" ຂອງ C ແລະ N, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ຢູ່ໃຈກາງຂອງ wafer ຄ່ອຍໆຫຼຸດລົງໄປສູ່ຂອບ, ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນທີ່ດີເລີດ, edge N2 ຖືກເພີ່ມເປັນການຊົດເຊີຍໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ epitaxial ເພື່ອຊ້າລົງໃນການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ doping ຈາກສູນກາງໄປຫາຂອບ, ດັ່ງນັ້ນເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ doping ສຸດທ້າຍນໍາສະເຫນີຮູບຮ່າງ "W".
2.3 ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງຊັ້ນ epitaxial
ນອກເຫນືອໄປຈາກຄວາມຫນາແຫນ້ນແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping, ລະດັບການຄວບຄຸມຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງຊັ້ນ epitaxial ຍັງເປັນຕົວກໍານົດການຫຼັກສໍາລັບການວັດແທກຄຸນນະພາບຂອງ wafers epitaxial ແລະຕົວຊີ້ວັດທີ່ສໍາຄັນຂອງຄວາມສາມາດຂອງຂະບວນການຂອງອຸປະກອນ epitaxial. ເຖິງແມ່ນວ່າ SBD ແລະ MOSFET ມີຂໍ້ກໍານົດທີ່ແຕກຕ່າງກັນສໍາລັບຂໍ້ບົກພ່ອງ, ຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານ morphology ທີ່ຊັດເຈນກວ່າເຊັ່ນ: ຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານການຫຼຸດລົງ, ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງສາມຫຼ່ຽມ, ຄວາມບົກພ່ອງຂອງ carrot, ຜິດປົກກະຕິ comet, ແລະອື່ນໆແມ່ນກໍານົດເປັນຂໍ້ບົກພ່ອງ killer ຂອງອຸປະກອນ SBD ແລະ MOSFET. ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຊິບທີ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສູງ, ສະນັ້ນການຄວບຄຸມຈໍານວນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງ killer ແມ່ນສໍາຄັນທີ່ສຸດສໍາລັບການປັບປຸງຜົນຜະລິດຂອງຊິບແລະການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ. ຮູບ 5 ສະແດງໃຫ້ເຫັນການແຜ່ກະຈາຍຂອງ killer ຜິດປົກກະຕິຂອງ 150 mm ແລະ 200 mm SiC epitaxial wafers. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ບໍ່ມີຄວາມບໍ່ສົມດຸນຢ່າງຊັດເຈນໃນອັດຕາສ່ວນ C / Si, ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ carrot ແລະຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ comet ສາມາດຖືກລົບລ້າງໂດຍພື້ນຖານ, ໃນຂະນະທີ່ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງການຫຼຸດລົງແລະຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງສາມຫຼ່ຽມແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການຄວບຄຸມຄວາມສະອາດໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດງານຂອງອຸປະກອນ epitaxial, ລະດັບ impurity ຂອງ graphite. ພາກສ່ວນຢູ່ໃນຫ້ອງຕິກິຣິຍາ, ແລະຄຸນນະພາບຂອງ substrate ໄດ້. ຈາກຕາຕະລາງ 2, ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ killer defect ຂອງ wafers epitaxial 150 ມມແລະ 200 ມມສາມາດຄວບຄຸມພາຍໃນ 0.3 particles / cm2, ເຊິ່ງເປັນລະດັບທີ່ດີເລີດສໍາລັບອຸປະກອນປະເພດດຽວກັນ. ລະດັບການຄວບຄຸມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ 150 ມມ epitaxial wafer ແມ່ນດີກວ່າຂອງ wafer epitaxial 200 ມມ. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າຂະບວນການກະກຽມ substrate ຂອງ 150 ມມແມ່ນ mature ຫຼາຍກ່ວາຂອງ 200 ມມ, ຄຸນນະພາບຂອງ substrate ແມ່ນດີກວ່າ, ແລະລະດັບການຄວບຄຸມ impurity ຂອງ 150 mm graphite ປະຕິກິລິຍາສະພາການທີ່ດີກວ່າ.
2.4 ຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວ wafer Epitaxial
ຮູບ 6 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບພາບ AFM ຂອງຫນ້າດິນຂອງ 150 mm ແລະ 200 mm SiC epitaxial wafers. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກຕົວເລກທີ່ຮາກພື້ນຜິວຫມາຍເຖິງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງສີ່ຫຼ່ຽມມົນ Ra ຂອງ 150 ມມແລະ 200 ມມ epitaxial wafers ແມ່ນ 0.129 nm ແລະ 0.113 nm ຕາມລໍາດັບ, ແລະຫນ້າດິນຂອງຊັ້ນ epitaxial ແມ່ນກ້ຽງໂດຍບໍ່ມີປະກົດການລວມມະຫາພາກທີ່ຊັດເຈນ. ປະກົດການນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນ epitaxial ສະເຫມີຮັກສາຮູບແບບການຂະຫຍາຍຕົວການໄຫຼຂອງຂັ້ນຕອນໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ epitaxial ທັງຫມົດ, ແລະບໍ່ມີການລວບລວມຂັ້ນຕອນໃດໆ. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າໂດຍການນໍາໃຊ້ຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ທີ່ດີທີ່ສຸດ, ຊັ້ນ epitaxial ລຽບສາມາດໄດ້ຮັບໃນຊັ້ນຍ່ອຍທີ່ມີມຸມຕ່ໍາ 150 ມມແລະ 200 ມມ.
3 ສະຫຼຸບ
ການ wafers epitaxial 150 ມມແລະ 200 ມມ 4H-SiC homogeneous ໄດ້ຖືກກະກຽມສົບຜົນສໍາເລັດໃນ substrates ພາຍໃນປະເທດໂດຍນໍາໃຊ້ອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial 200 ມມ SiC ຕົນເອງພັດທະນາ, ແລະຂະບວນການ epitaxial ດຽວກັນທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບ 150 ມມແລະ 200 ມມໄດ້ຖືກພັດທະນາ. ອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ສາມາດສູງກວ່າ 60 μm / h. ໃນຂະນະທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການ epitaxy ຄວາມໄວສູງ, ຄຸນນະພາບ wafer epitaxial ແມ່ນດີເລີດ. ຄວາມສອດຄ່ອງຄວາມຫນາຂອງ wafers epitaxial 150 ມມແລະ 200 ມມ SiC ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ພາຍໃນ 1.5%, ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 3%, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ຮ້າຍແຮງແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 0.3 particles / cm2, ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພື້ນຜິວ epitaxial ຮາກຫມາຍຄວາມວ່າ square Ra. ຫນ້ອຍກວ່າ 0.15 nm. ຕົວຊີ້ວັດຂະບວນການຫຼັກຂອງ wafers epitaxial ແມ່ນຢູ່ໃນລະດັບກ້າວຫນ້າໃນອຸດສາຫະກໍາ.
ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: ອຸປະກອນພິເສດອຸດສາຫະກໍາເອເລັກໂຕຣນິກ
ຜູ້ຂຽນ: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(ສະຖາບັນຄົ້ນຄວ້າທີ 48 ຂອງກຸ່ມບໍລິສັດເຕັກໂນໂລຊີເອເລັກໂຕຣນິກຈີນ, Changsha, Hunan 410111)
ເວລາປະກາດ: ກັນຍາ-04-2024