2 പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളും ചർച്ചകളും
2.1എപിറ്റാക്സിയൽ പാളികനം, ഏകത
എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിയുടെ കനം, ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷൻ, യൂണിഫോം എന്നിവ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകളുടെ ഗുണനിലവാരം വിലയിരുത്തുന്നതിനുള്ള പ്രധാന സൂചകങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്. കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കാവുന്ന കനം, ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷൻ, വേഫറിനുള്ളിലെ ഏകാഗ്രത എന്നിവയാണ് ഇതിൻ്റെ പ്രകടനവും സ്ഥിരതയും ഉറപ്പാക്കുന്നതിനുള്ള താക്കോൽ.SiC പവർ ഉപകരണങ്ങൾ, കൂടാതെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയർ കനം, ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷൻ യൂണിഫോം എന്നിവയും എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രക്രിയ ശേഷി അളക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന അടിത്തറയാണ്.
ചിത്രം 3, 150 മില്ലീമീറ്ററിൻ്റെയും 200 മില്ലീമീറ്ററിൻ്റെയും കനം ഏകതാനതയും വിതരണ വക്രതയും കാണിക്കുന്നുSiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകൾ. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി കനം വിതരണ വക്രം വേഫറിൻ്റെ കേന്ദ്രബിന്ദുവിന് സമമിതിയാണെന്ന് ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയ സമയം 600 ആണ്, 150 എംഎം എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറിൻ്റെ ശരാശരി എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി കനം 10.89 ഉം ആണ്, കനം ഏകതാനത 1.05% ആണ്. കണക്കുകൂട്ടൽ പ്രകാരം, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് 65.3 um/h ആണ്, ഇത് ഒരു സാധാരണ ഫാസ്റ്റ് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയ നിലയാണ്. അതേ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയ സമയത്തിന് കീഴിൽ, 200 എംഎം എപിറ്റാക്സിയൽ വേഫറിൻ്റെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയർ കനം 10.10 ഉം ആണ്, കനം ഏകതാനത 1.36% നുള്ളിൽ ആണ്, മൊത്തത്തിലുള്ള വളർച്ചാ നിരക്ക് 60.60 um/h ആണ്, ഇത് 150 എംഎം എപിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയേക്കാൾ അല്പം കുറവാണ്. നിരക്ക്. കാരണം, സിലിക്കൺ സ്രോതസ്സും കാർബൺ സ്രോതസ്സും പ്രതിപ്രവർത്തന അറയുടെ മുകൾ സ്ട്രീമിൽ നിന്ന് വേഫർ പ്രതലത്തിലൂടെ റിയാക്ഷൻ ചേമ്പറിൻ്റെ താഴേയ്ക്ക് ഒഴുകുമ്പോൾ വഴിയിൽ വ്യക്തമായ നഷ്ടമുണ്ടാകും, കൂടാതെ 200 എംഎം വേഫർ ഏരിയ 150 മില്ലീമീറ്ററിലും വലുതാണ്. 200 എംഎം വേഫറിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിലൂടെ കൂടുതൽ ദൂരത്തേക്ക് വാതകം ഒഴുകുന്നു, വഴിയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉറവിട വാതകം കൂടുതലാണ്. വേഫർ കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന അവസ്ഥയിൽ, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിയുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള കനം കനം കുറഞ്ഞതാണ്, അതിനാൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് മന്ദഗതിയിലാണ്. മൊത്തത്തിൽ, 150 മില്ലീമീറ്ററും 200 മില്ലീമീറ്ററും എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകളുടെ കനം ഏകീകൃതമാണ്, കൂടാതെ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രോസസ്സ് ശേഷി ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഉപകരണങ്ങളുടെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റാൻ കഴിയും.
2.2 എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയർ ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷനും ഏകീകൃതതയും
150 മില്ലീമീറ്ററിൻ്റെയും 200 മില്ലീമീറ്ററിൻ്റെയും ഉത്തേജക ഏകാഗ്രതയും കർവ് വിതരണവും ചിത്രം 4 കാണിക്കുന്നുSiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകൾ. ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നത് പോലെ, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറിലെ കോൺസൺട്രേഷൻ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ വക്രത്തിന് വേഫറിൻ്റെ കേന്ദ്രവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ വ്യക്തമായ സമമിതിയുണ്ട്. 150 എംഎം, 200 എംഎം എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയറുകളുടെ ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷൻ യൂണിഫോം യഥാക്രമം 2.80%, 2.66% ആണ്, ഇത് 3%-നുള്ളിൽ നിയന്ത്രിക്കാനാകും, ഇത് സമാനമായ അന്താരാഷ്ട്ര ഉപകരണങ്ങൾക്ക് മികച്ച നിലവാരമാണ്. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയറിൻ്റെ ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷൻ കർവ് വ്യാസത്തിൻ്റെ ദിശയിൽ "W" ആകൃതിയിൽ വിതരണം ചെയ്യുന്നു, ഇത് പ്രധാനമായും തിരശ്ചീന ചൂടുള്ള മതിൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ചൂളയുടെ ഫ്ലോ ഫീൽഡാണ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്, കാരണം തിരശ്ചീന വായുപ്രവാഹ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ ചൂളയുടെ വായുപ്രവാഹ ദിശ ഇതിൽ നിന്നാണ്. എയർ ഇൻലെറ്റ് എൻഡ് (അപ്പ്സ്ട്രീം) കൂടാതെ താഴത്തെ അറ്റത്ത് നിന്ന് വേഫർ പ്രതലത്തിലൂടെ ലാമിനാർ രീതിയിൽ പുറത്തേക്ക് ഒഴുകുന്നു; കാർബൺ സ്രോതസ്സിൻ്റെ (C2H4) "നീളത്തിൽ ശോഷണം" നിരക്ക് സിലിക്കൺ ഉറവിടത്തേക്കാൾ (TCS) കൂടുതലായതിനാൽ, വേഫർ കറങ്ങുമ്പോൾ, വേഫർ ഉപരിതലത്തിലെ യഥാർത്ഥ C/Si ക്രമേണ അരികിൽ നിന്ന് കുറയുന്നു. C, N എന്നിവയുടെ "മത്സര സ്ഥാന സിദ്ധാന്തം" അനുസരിച്ച് മധ്യഭാഗം (മധ്യത്തിലെ കാർബൺ ഉറവിടം കുറവാണ്), മികച്ച ഏകാഗ്രത ലഭിക്കുന്നതിന്, വേഫറിൻ്റെ മധ്യഭാഗത്തുള്ള ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രത ക്രമേണ അരികിലേക്ക് കുറയുന്നു, മധ്യത്തിൽ നിന്ന് അരികിലേക്കുള്ള ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷൻ കുറയുന്നത് മന്ദഗതിയിലാക്കാൻ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയയ്ക്കിടെ നഷ്ടപരിഹാരമായി എഡ്ജ് N2 ചേർക്കുന്നു, അങ്ങനെ അവസാന ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷൻ കർവ് ഒരു "W" ആകൃതി നൽകുന്നു.
2.3 എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി വൈകല്യങ്ങൾ
കനം, ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷൻ എന്നിവയ്ക്ക് പുറമേ, എപ്പിടാക്‌സിയൽ ലെയർ ഡിഫെക്റ്റ് കൺട്രോൾ ലെവൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകളുടെ ഗുണനിലവാരം അളക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന പാരാമീറ്ററും എപിടാക്‌സിയൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രോസസ്സ് ശേഷിയുടെ ഒരു പ്രധാന സൂചകവുമാണ്. SBD, MOSFET എന്നിവയ്ക്ക് വൈകല്യങ്ങൾക്കായി വ്യത്യസ്ത ആവശ്യകതകളുണ്ടെങ്കിലും, ഡ്രോപ്പ് വൈകല്യങ്ങൾ, ത്രികോണ വൈകല്യങ്ങൾ, കാരറ്റ് വൈകല്യങ്ങൾ, ധൂമകേതു വൈകല്യങ്ങൾ തുടങ്ങിയ കൂടുതൽ വ്യക്തമായ ഉപരിതല രൂപഘടന വൈകല്യങ്ങൾ SBD, MOSFET ഉപകരണങ്ങളുടെ കൊലയാളി വൈകല്യങ്ങളായി നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ വൈകല്യങ്ങൾ അടങ്ങിയ ചിപ്പുകളുടെ പരാജയത്തിൻ്റെ സാധ്യത വളരെ കൂടുതലാണ്, അതിനാൽ ചിപ്പ് വിളവ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും ചെലവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും കൊലയാളി വൈകല്യങ്ങളുടെ എണ്ണം നിയന്ത്രിക്കുന്നത് വളരെ പ്രധാനമാണ്. 150 mm, 200 mm SiC epitaxial വേഫറുകളുടെ കൊലയാളി വൈകല്യങ്ങളുടെ വിതരണം ചിത്രം 5 കാണിക്കുന്നു. C/Si അനുപാതത്തിൽ വ്യക്തമായ അസന്തുലിതാവസ്ഥ ഇല്ല എന്ന വ്യവസ്ഥയിൽ, കാരറ്റ് വൈകല്യങ്ങളും ധൂമകേതു വൈകല്യങ്ങളും അടിസ്ഥാനപരമായി ഇല്ലാതാക്കാൻ കഴിയും, അതേസമയം ഡ്രോപ്പ് വൈകല്യങ്ങളും ത്രികോണ വൈകല്യങ്ങളും ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ അശുദ്ധി നിലയായ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രവർത്തന സമയത്ത് ശുചിത്വ നിയന്ത്രണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. പ്രതികരണ അറയിലെ ഭാഗങ്ങൾ, അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ ഗുണനിലവാരം. 150 മില്ലീമീറ്ററും 200 മില്ലീമീറ്ററും എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകളുടെ കൊലയാളി വൈകല്യ സാന്ദ്രത 0.3 കണികകൾ/സെ.മീ 2 ന് ഉള്ളിൽ നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് പട്ടിക 2-ൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും, ഇത് ഒരേ തരത്തിലുള്ള ഉപകരണങ്ങൾക്ക് മികച്ച നിലയാണ്. 150 എംഎം എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറിൻ്റെ മാരകമായ വൈകല്യ സാന്ദ്രത നിയന്ത്രണ നില 200 എംഎം എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറിനേക്കാൾ മികച്ചതാണ്. കാരണം, 150 മില്ലീമീറ്ററിൻ്റെ അടിവസ്ത്ര തയ്യാറാക്കൽ പ്രക്രിയ 200 മില്ലീമീറ്ററിനേക്കാൾ കൂടുതൽ പക്വതയുള്ളതാണ്, അടിവസ്ത്ര ഗുണനിലവാരം മികച്ചതാണ്, കൂടാതെ 150 എംഎം ഗ്രാഫൈറ്റ് റിയാക്ഷൻ ചേമ്പറിൻ്റെ അശുദ്ധി നിയന്ത്രണ നില മികച്ചതാണ്.
2.4 എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫർ ഉപരിതല പരുക്കൻത
150 mm, 200 mm SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൻ്റെ AFM ചിത്രങ്ങൾ ചിത്രം 6 കാണിക്കുന്നു. 150 മില്ലീമീറ്ററും 200 മില്ലീമീറ്ററും ഉള്ള എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകളുടെ ഉപരിതല റൂട്ട് അർത്ഥമാക്കുന്നത് ചതുരാകൃതിയിലുള്ള റഫ്നസ് Ra യഥാക്രമം 0.129 nm ഉം 0.113 nm ഉം ആണ്, കൂടാതെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിയുടെ ഉപരിതലം വ്യക്തമായ മാക്രോ-സ്റ്റെപ്പ് അഗ്രഗേഷൻ പ്രതിഭാസമില്ലാതെ മിനുസമാർന്നതാണെന്ന് ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും. ഈ പ്രതിഭാസം കാണിക്കുന്നത് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയറിൻ്റെ വളർച്ച മുഴുവൻ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയയിലും സ്റ്റെപ്പ് ഫ്ലോ ഗ്രോത്ത് മോഡ് നിലനിർത്തുന്നു, കൂടാതെ സ്റ്റെപ്പ് അഗ്രഗേഷൻ സംഭവിക്കുന്നില്ല. ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ പ്രക്രിയ ഉപയോഗിച്ച്, 150 മില്ലീമീറ്ററും 200 മില്ലീമീറ്ററും ലോ-ആംഗിൾ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ മിനുസമാർന്ന എപിടാക്‌സിയൽ പാളികൾ ലഭിക്കുമെന്ന് കാണാൻ കഴിയും.
3 ഉപസംഹാരം
സ്വയം വികസിപ്പിച്ച 200 mm SiC എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് 150 mm, 200 mm 4H-SiC ഹോമോജീനിയസ് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകൾ ഗാർഹിക അടിവസ്ത്രങ്ങളിൽ വിജയകരമായി തയ്യാറാക്കി, 150 മില്ലീമീറ്ററിനും 200 മില്ലീമീറ്ററിനും അനുയോജ്യമായ ഏകീകൃത എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് 60 μm/h-ൽ കൂടുതലായിരിക്കും. ഹൈ-സ്പീഡ് എപ്പിറ്റാക്സി ആവശ്യകത നിറവേറ്റുമ്പോൾ, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫർ ഗുണനിലവാരം മികച്ചതാണ്. 150 മില്ലീമീറ്ററും 200 മില്ലീമീറ്ററും ഉള്ള SiC എപിടാക്‌സിയൽ വേഫറുകളുടെ കനം ഏകതാനത 1.5%-നുള്ളിൽ നിയന്ത്രിക്കാനാകും, ഏകാഗ്രത ഏകാഗ്രത 3%-ൽ താഴെയാണ്, മാരകമായ വൈകല്യ സാന്ദ്രത 0.3 കണികകൾ/cm2-ൽ താഴെയാണ്, കൂടാതെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഉപരിതല പരുക്കൻ മൂലത്തിൻ്റെ അർത്ഥം ചതുരം Ra ആണ്. 0.15 nm ൽ കുറവാണ്. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകളുടെ പ്രധാന പ്രക്രിയ സൂചകങ്ങൾ വ്യവസായത്തിൽ വിപുലമായ തലത്തിലാണ്.
ഉറവിടം: ഇലക്ട്രോണിക് വ്യവസായ പ്രത്യേക ഉപകരണങ്ങൾ
രചയിതാവ്: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48th റിസർച്ച് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ചൈന ഇലക്ട്രോണിക്സ് ടെക്നോളജി ഗ്രൂപ്പ് കോർപ്പറേഷൻ, ചാങ്ഷ, ഹുനാൻ 410111)
പോസ്റ്റ് സമയം: സെപ്റ്റംബർ-04-2024