2 Eksperimento rezultatai ir diskusija
2.1Epitaksinis sluoksnisstoris ir vienodumas
Epitaksinio sluoksnio storis, dopingo koncentracija ir vienodumas yra vienas iš pagrindinių rodiklių, leidžiančių įvertinti epitaksinių plokštelių kokybę. Tiksliai kontroliuojamas storis, dopingo koncentracija ir tolygumas plokštelėje yra raktas į vaflio veikimą ir nuoseklumą.SiC maitinimo įrenginiai, o epitaksinio sluoksnio storis ir dopingo koncentracijos vienodumas taip pat yra svarbūs epitaksinės įrangos proceso pajėgumų matavimo pagrindai.
3 paveiksle parodytas 150 mm ir 200 mm storio vienodumas ir pasiskirstymo kreivėSiC epitaksinės plokštelės. Iš paveikslo matyti, kad epitaksinio sluoksnio storio pasiskirstymo kreivė yra simetriška plokštelės centro taškui. Epitaksinio proceso laikas yra 600 s, vidutinis 150 mm epitaksinės plokštelės epitaksinio sluoksnio storis yra 10,89 um, o storio vienodumas yra 1,05%. Skaičiuojant, epitaksinio augimo greitis yra 65,3 um/h, o tai yra tipiškas greito epitaksinio proceso lygis. Taikant tą patį epitaksinio proceso laiką, 200 mm epitaksinės plokštelės epitaksinio sluoksnio storis yra 10,10 um, storio vienodumas yra 1,36 %, o bendras augimo greitis yra 60,60 um/h, o tai yra šiek tiek mažesnis nei 150 mm epitaksinis augimas. norma. Taip yra todėl, kad kai silicio šaltinis ir anglies šaltinis teka iš reakcijos kameros prieš srovę per plokštelės paviršių į pasroviui nuo reakcijos kameros, o 200 mm plokštelės plotas yra didesnis nei 150 mm. Dujos teka per 200 mm plokštelės paviršių ilgesnį atstumą, o pakeliui sunaudojama daugiau šaltinių dujų. Esant sąlygai, kad plokštelė nuolat sukasi, bendras epitaksinio sluoksnio storis yra plonesnis, todėl augimo greitis yra lėtesnis. Apskritai 150 mm ir 200 mm epitaksinių plokštelių storio vienodumas yra puikus, o įrangos apdorojimo galimybės gali atitikti aukštos kokybės prietaisų reikalavimus.
2.2 Epitaksinio sluoksnio dopingo koncentracija ir vienodumas
4 paveiksle parodytas dopingo koncentracijos tolygumas ir 150 mm ir 200 mm kreivės pasiskirstymasSiC epitaksinės plokštelės. Kaip matyti iš paveikslo, koncentracijos pasiskirstymo kreivė ant epitaksinės plokštelės turi akivaizdžią simetriją plokštelės centro atžvilgiu. 150 mm ir 200 mm epitaksinių sluoksnių dopingo koncentracijos vienodumas yra atitinkamai 2,80% ir 2,66%, o tai gali būti kontroliuojama 3%, o tai yra puikus lygis panašiai tarptautinei įrangai. Epitaksinio sluoksnio dopingo koncentracijos kreivė pasiskirsto "W" forma išilgai skersmens krypties, kurią daugiausia lemia horizontalios karštos sienelės epitaksinės krosnies srauto laukas, nes horizontalaus oro srauto epitaksinio augimo krosnies oro srauto kryptis yra nuo oro įleidimo galas (prieš srovę) ir iš pasrovinio galo išteka sluoksniuotu būdu per plokštelės paviršių; kadangi anglies šaltinio (C2H4) „išeikvojimo“ greitis yra didesnis nei silicio šaltinio (TCS), kai plokštelė sukasi, tikrasis C/Si ant plokštelės paviršiaus palaipsniui mažėja nuo krašto iki centras (anglies šaltinis centre yra mažesnis), pagal C ir N "konkurencinės padėties teoriją" dopingo koncentracija plokštelės centre palaipsniui mažėja link krašto, kad būtų pasiekta puiki koncentracija. vienodumas, kraštas N2 pridedamas kaip kompensacija epitaksinio proceso metu, siekiant sulėtinti dopingo koncentracijos mažėjimą nuo centro iki krašto, kad galutinė dopingo koncentracijos kreivė būtų „W“ formos.
2.3 Epitaksinio sluoksnio defektai
Be storio ir dopingo koncentracijos, epitaksinio sluoksnio defektų kontrolės lygis taip pat yra pagrindinis parametras matuojant epitaksinių plokštelių kokybę ir svarbus epitaksinės įrangos proceso pajėgumo rodiklis. Nors SBD ir MOSFET defektams keliami skirtingi reikalavimai, akivaizdesni paviršiaus morfologijos defektai, tokie kaip kritimo defektai, trikampio defektai, morkų defektai, kometos defektai ir kt., yra apibrėžiami kaip SBD ir MOSFET įrenginių žudantys defektai. Šių defektų turinčių lustų gedimo tikimybė yra didelė, todėl žudikų defektų skaičiaus kontrolė yra itin svarbi siekiant pagerinti lustų išeigą ir sumažinti išlaidas. 5 paveiksle parodytas 150 mm ir 200 mm SiC epitaksinių plokštelių žudikų defektų pasiskirstymas. Jei nėra akivaizdaus C/Si santykio disbalanso, morkų ir kometų defektai gali būti iš esmės pašalinti, o kritimo defektai ir trikampio defektai yra susiję su švaros kontrole eksploatuojant epitaksinę įrangą, grafito priemaišų lygį. dalys reakcijos kameroje ir substrato kokybė. Iš 2 lentelės matyti, kad 150 mm ir 200 mm epitaksinių plokštelių defektų tankis gali būti kontroliuojamas 0,3 dalelių/cm2 ribose, o tai yra puikus lygis to paties tipo įrangai. Mirtinas 150 mm epitaksinės plokštelės defektų tankio kontrolės lygis yra geresnis nei 200 mm epitaksinės plokštelės. Taip yra todėl, kad 150 mm substrato paruošimo procesas yra brandesnis nei 200 mm, substrato kokybė yra geresnė, o 150 mm grafito reakcijos kameros priemaišų kontrolės lygis yra geresnis.
2.4 Epitaksinės plokštelės paviršiaus šiurkštumas
6 paveiksle pavaizduoti 150 mm ir 200 mm SiC epitaksinių plokštelių paviršiaus AFM vaizdai. Iš paveikslo matyti, kad 150 mm ir 200 mm epitaksinių plokštelių paviršiaus vidutinis kvadratinis šiurkštumas Ra yra atitinkamai 0,129 nm ir 0,113 nm, o epitaksinio sluoksnio paviršius yra lygus be akivaizdaus makropakopinio agregacijos reiškinio. Šis reiškinys rodo, kad epitaksinio sluoksnio augimas visą epitaksinį procesą visada išlaiko žingsnio srauto augimo režimą ir nevyksta žingsnių agregacija. Matyti, kad naudojant optimizuotą epitaksinio augimo procesą, ant 150 mm ir 200 mm žemo kampo substratų galima gauti lygius epitaksinius sluoksnius.
3 Išvada
150 mm ir 200 mm 4H-SiC vienalytės epitaksinės plokštelės buvo sėkmingai paruoštos ant buitinių substratų naudojant pačių sukurtą 200 mm SiC epitaksinio auginimo įrangą ir sukurtas homogeninis epitaksinis procesas, tinkamas 150 mm ir 200 mm. Epitaksinis augimo greitis gali būti didesnis nei 60 μm/val. Nors ir atitinka didelės spartos epitaksijos reikalavimus, epitaksinės plokštelės kokybė yra puiki. 150 mm ir 200 mm SiC epitaksinių plokštelių storio vienodumą galima kontroliuoti 1,5 %, koncentracijos vienodumas yra mažesnis nei 3 %, mirtino defekto tankis yra mažesnis nei 0,3 dalelės/cm2, o epitaksinio paviršiaus šiurkštumo vidurkis kvadratinis Ra yra mažesnis nei 0,15 nm. Pagrindiniai epitaksinių plokštelių proceso rodikliai yra aukščiausio lygio pramonėje.
Šaltinis: Elektroninės pramonės specialioji įranga
Autoriai: 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)
Paskelbimo laikas: 2024-04-04