2 Експериментални резултати и дискусија
2.1Епитаксијален слојдебелина и униформност
Дебелината на епитаксијалниот слој, концентрацијата на допинг и униформноста се еден од основните показатели за оценување на квалитетот на епитаксијалните наполитанки. Прецизно контролираната дебелина, концентрацијата на допинг и униформноста во нафората се клучот за обезбедување на перформансите и конзистентноста наSiC уреди за напојување, и дебелината на епитаксијалниот слој и униформноста на концентрацијата на допинг се исто така важни основи за мерење на процесната способност на епитаксијалната опрема.
Слика 3 ја прикажува униформноста на дебелината и кривата на дистрибуција од 150 mm и 200 mmSiC епитаксијални наполитанки. Од сликата може да се види дека кривата на дистрибуција на дебелината на епитаксијалниот слој е симетрична во однос на централната точка на обландата. Времето на процесот на епитаксија е 600 секунди, просечната дебелина на епитаксијалниот слој на епитаксијалната обланда од 150 mm е 10,89 мм, а униформноста на дебелината е 1,05%. Според пресметката, стапката на епитаксијален раст е 65,3 um/h, што е типично ниво на брз епитаксијален процес. Во исто време на епитаксијален процес, дебелината на епитаксијалниот слој на епитаксијалната обланда од 200 mm е 10,10 um, униформноста на дебелината е во рамките на 1,36%, а вкупната стапка на раст е 60,60 um/h, што е малку пониско од епитаксиалниот раст од 150 mm стапка. Тоа е затоа што постои очигледна загуба на патот кога изворот на силициум и изворот на јаглерод течат од спротиводно на реакционата комора низ површината на обланда до низводно од комората за реакција, а површината на обландата од 200 mm е поголема од 150 mm. Гасот тече низ површината на обландата од 200 mm на подолго растојание, а изворниот гас што се троши по пат е повеќе. Под услов обландата да продолжи да ротира, вкупната дебелина на епитаксијалниот слој е потенка, така што стапката на раст е побавна. Севкупно, униформноста на дебелината на епитаксијалните наполитанки од 150 mm и 200 mm е одлична, а способноста за процесирање на опремата може да ги задоволи барањата на висококвалитетните уреди.
2.2 Концентрација и униформност на допинг на епитаксијален слој
Слика 4 ја покажува униформноста на концентрацијата на допинг и распределбата на кривата од 150 mm и 200 mmSiC епитаксијални наполитанки. Како што може да се види од сликата, кривата на дистрибуција на концентрацијата на епитаксијалната обланда има очигледна симетрија во однос на центарот на обландата. Еднообразноста на концентрацијата на допинг на епитаксиалните слоеви од 150 mm и 200 mm е соодветно 2,80% и 2,66%, што може да се контролира во рамките на 3%, што е одлично ниво за слична меѓународна опрема. Кривата на концентрацијата на допингот на епитаксијалниот слој е распределена во форма „W“ долж насоката на дијаметарот, што главно се определува од полето на проток на хоризонталната епитаксијална печка со топол ѕид, бидејќи насоката на протокот на воздух на хоризонталната печка за епитаксијален раст е од крајот на влезот на воздухот (нагорно) и истекува од низводниот крај на ламинарен начин низ површината на обландата; бидејќи стапката на „исцрпување на патот“ на изворот на јаглерод (C2H4) е повисока од онаа на изворот на силициум (TCS), кога нафората се ротира, вистинскиот C/Si на површината на обландата постепено се намалува од работ до центарот (изворот на јаглерод во центарот е помал), според „теоријата за конкурентна позиција“ на C и N, концентрацијата на допинг во центарот на нафората постепено се намалува кон работ, во со цел да се добие одлична униформност на концентрацијата, работ N2 се додава како компензација за време на епитаксијалниот процес за да се забави намалувањето на концентрацијата на допинг од центарот до работ, така што конечната крива на концентрацијата на допинг дава форма „W“.
2.3 Дефекти на епитаксијалниот слој
Покрај дебелината и концентрацијата на допинг, нивото на контрола на дефектите на епитаксијалниот слој е исто така основен параметар за мерење на квалитетот на епитаксијалните наполитанки и важен показател за процесната способност на епитаксијалната опрема. Иако SBD и MOSFET имаат различни барања за дефекти, поочигледните морфолошки дефекти на површината, како што се дефекти на пад, дефекти на триаголник, дефекти на морков, дефекти на комета итн., се дефинирани како дефекти убијци на уредите SBD и MOSFET. Веројатноста за неуспех на чиповите што ги содржат овие дефекти е голема, така што контролирањето на бројот на дефекти на убиецот е исклучително важно за подобрување на приносот на чиповите и намалување на трошоците. Слика 5 ја прикажува дистрибуцијата на дефекти на убијци од 150 mm и 200 mm SiC епитаксијални наполитанки. Под услов да нема очигледна нерамнотежа во односот C/Si, дефектите на морковот и дефектите на кометата можат во основа да се отстранат, додека дефектите на падот и дефектите на триаголникот се поврзани со контролата на чистотата за време на работата на епитаксијалната опрема, нивото на нечистотија на графитот делови во комората за реакција и квалитетот на подлогата. Од Табела 2, може да се види дека густината на дефектот убиец од 150 mm и 200 mm епитаксијални наполитанки може да се контролира во рамките на 0,3 честички/cm2, што е одлично ниво за истиот тип на опрема. Нивото на контрола на густината на фаталниот дефект на епитаксијалната обланда од 150 mm е подобро од онаа на епитаксијалната обланда од 200 mm. Тоа е затоа што процесот на подготовка на подлогата од 150 mm е позрел од оној од 200 mm, квалитетот на подлогата е подобар, а нивото на контрола на нечистотијата на комората за реакција на графит од 150 mm е подобро.
2.4 Епитаксијална грубост на површината на обландата
Слика 6 ги прикажува AFM сликите на површината од епитаксијални наполитанки SiC од 150 mm и 200 mm. Од сликата може да се види дека средната квадратна грубост на површинскиот корен Ра од епитаксијални обланди од 150 mm и 200 mm е соодветно 0,129 nm и 0,113 nm, а површината на епитаксијалниот слој е мазна без очигледен феномен на макро-чекор агрегација. Овој феномен покажува дека растот на епитаксијалниот слој секогаш го одржува режимот на раст на протокот на чекори во текот на целиот епитаксијален процес, и не се случува агрегација на чекори. Може да се види дека со користење на оптимизираниот процес на епитаксијален раст, може да се добијат мазни епитаксијални слоеви на подлоги со низок агол од 150 mm и 200 mm.
3 Заклучок
Хомогените епитаксијални наполитанки 4H-SiC од 150 mm и 200 mm беа успешно подготвени на домашни подлоги користејќи ја саморазвиената опрема за епитаксијален раст од 200 mm SiC, а развиен е хомогениот епитаксијален процес погоден за 150 mm и 200 mm. Епитаксијалната стапка на раст може да биде поголема од 60 μm/h. И покрај тоа што ги исполнувате барањата за епитаксија со голема брзина, квалитетот на епитаксијалната нафора е одличен. Еднообразноста на дебелината на епитаксијалните наполитанки SiC од 150 mm и 200 mm може да се контролира за 1,5%, униформноста на концентрацијата е помала од 3%, густината на фаталниот дефект е помала од 0,3 честички/cm2, а коренот на грубоста на епитаксијата на површината е среден квадрат Ra е помала од 0,15 nm. Основните показатели за процесот на епитаксијалните наполитанки се на напредно ниво во индустријата.
Извор: Специјална опрема за електронска индустрија
Автор: Ксие Тианле, Ли Пинг, Јанг Ју, Гонг Ксијаолијанг, Ба Саи, Чен Гуокин, Ван Шенгчианг
(48. Институт за истражување на кинеската корпорација за електронска технологија, Чангша, Хунан 410111)
Време на објавување: Сеп-04-2024 година