2 Туршилтын үр дүн, хэлэлцүүлэг
2.1Эпитаксиаль давхаргазузаан ба жигд байдал
Эпитаксиаль давхаргын зузаан, допингийн концентраци, жигд байдал нь эпитаксиаль хавтангийн чанарыг үнэлэх үндсэн үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Нарийн хяналттай зузаан, допингийн концентраци болон вафер доторх жигд байдал нь бүтээгдэхүүний гүйцэтгэл, тууштай байдлыг хангах түлхүүр юм.SiC тэжээлийн төхөөрөмж, мөн эпитаксиаль давхаргын зузаан ба допингийн концентрацийн жигд байдал нь эпитаксиаль төхөөрөмжийн процессын чадварыг хэмжих чухал суурь юм.
Зураг 3-т 150 мм ба 200 мм-ийн зузааны жигд байдал ба тархалтын муруйг харуулавSiC эпитаксиаль хавтан. Зургаас харахад эпитаксиаль давхаргын зузаанын тархалтын муруй нь хавтангийн төв цэгт тэгш хэмтэй байна. Эпитаксиаль процессын хугацаа 600 секунд, 150 мм эпитаксийн давхаргын дундаж зузаан 10,89 um, зузаан жигд байдал 1,05% байна. Тооцооллын дагуу эпитаксиаль өсөлтийн хурд нь 65.3 um / цаг бөгөөд энэ нь эпитаксийн үйл явцын ердийн хурдан түвшин юм. Эпитаксиаль процессын ижил хугацаанд 200 мм-ийн эпитаксийн давхаргын зузаан нь 10.10 um, зузаан жигд байдал нь 1.36% дотор, нийт өсөлтийн хурд нь 60.60 um/h байгаа нь 150 мм эпитаксиаль өсөлтөөс арай бага байна. ханш. Учир нь цахиурын эх үүсвэр ба нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр нь урвалын камерын дээд талаас вафель гадаргуугаар дамжин урвалын камерын доод урсгал руу урсах үед илт алдагдалтай байдаг ба 200 мм-ийн талбар нь 150 мм-ээс их байдаг. Хий нь 200 мм-ийн хавтангийн гадаргуугаар илүү урт зайд урсдаг бөгөөд замд зарцуулсан эх үүсвэрийн хий илүү их байдаг. Өрөөнд эргэлдэж байгаа нөхцөлд эпитаксиаль давхаргын нийт зузаан нь нимгэн тул өсөлтийн хурд удаан байдаг. Ерөнхийдөө 150 мм ба 200 мм-ийн эпитаксиаль хавтангийн зузаан жигд байдал нь маш сайн бөгөөд тоног төхөөрөмжийн процессын чадвар нь өндөр чанарын төхөөрөмжийн шаардлагыг хангаж чаддаг.
2.2 Эпитаксиаль давхаргын допингийн концентраци ба жигд байдал
Зураг 4-т допингийн концентрацийн жигд байдал ба 150 мм ба 200 мм-ийн муруйн тархалтыг харуулавSiC эпитаксиаль хавтан. Зургаас харахад эпитаксиаль хавтан дээрх концентрацийн тархалтын муруй нь өрөмний төвтэй харьцуулахад илт тэгш хэмтэй байна. 150 мм ба 200 мм эпитаксиаль давхаргын допингийн концентрацийн жигд байдал нь 2.80% ба 2.66% байгаа нь 3% дотор хяналт тавих боломжтой бөгөөд энэ нь олон улсын ижил төстэй тоног төхөөрөмжийн хувьд маш сайн түвшин юм. Эпитаксиаль давхаргын допингийн концентрацийн муруй нь диаметрийн дагуу "W" хэлбэрээр тархсан бөгөөд энэ нь голчлон хэвтээ халуун хананы эпитаксиаль зуухны урсгалын талбараар тодорхойлогддог, учир нь хэвтээ агаарын урсгалын эпитаксиаль өсөлтийн зуухны агаарын урсгалын чиглэл нь агаарын оролтын төгсгөл (дээд урсгал) ба доод талын төгсгөлөөс вафель гадаргуугаар дамжих хэлбэрээр урсдаг; нүүрстөрөгчийн эх үүсвэрийн (C2H4) "замын дагуу шавхагдах" хурд нь цахиурын эх үүсвэрээс (TCS) өндөр байдаг тул вафель эргэлдэхэд вафель гадаргуу дээрх бодит C/Si ирмэгээс аажмаар буурдаг. төв (төв дэх нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр бага), C ба N-ийн "өрсөлдөөнт байрлалын онол" -ын дагуу вафельний төв дэх допингийн концентраци аажмаар буурч байна. ирмэгийг маш сайн концентрацитай жигд байлгахын тулд N2 ирмэгийг эпитаксиаль процессын үед нөхөн олговор болгон нэмж төвөөс ирмэг хүртэл допингийн концентрацийн бууралтыг удаашруулж, допингийн концентрацийн эцсийн муруй нь "W" хэлбэртэй болно. .
2.3 Эпитаксиаль давхаргын гажиг
Зузаан ба допингийн агууламжаас гадна эпитаксиаль давхаргын согогийг хянах түвшин нь эпитаксиаль хавтангийн чанарыг хэмжих үндсэн үзүүлэлт бөгөөд эпитаксиаль төхөөрөмжийн процессын чадавхийг илтгэдэг чухал үзүүлэлт юм. Хэдийгээр SBD болон MOSFET нь согогийн хувьд өөр өөр шаардлага тавьдаг боловч дуслын согог, гурвалжингийн согог, луувангийн согог, сүүлт одны согог гэх мэт илүү тод харагдах гадаргуугийн морфологийн согогуудыг SBD болон MOSFET төхөөрөмжүүдийн алуурчин согог гэж тодорхойлдог. Эдгээр согог агуулсан чипүүд эвдрэх магадлал өндөр байдаг тул устгах согогийн тоог хянах нь чипний гарцыг сайжруулах, зардлыг бууруулахад маш чухал юм. Зураг 5-д 150 мм ба 200 мм-ийн SiC эпитаксиаль ялтсуудын алуурчин согогийн тархалтыг харуулав. C/Si харьцаанд илт тэнцвэргүй байдал байхгүй тохиолдолд луувангийн согог, сүүлт одны согогийг үндсэнд нь арилгах боломжтой бол уналтын согог, гурвалжингийн согог нь эпитаксиаль төхөөрөмжийн ашиглалтын үеийн цэвэр байдлын хяналт, бал чулууны хольцын түвшинтэй холбоотой байдаг. урвалын камер дахь эд анги, субстратын чанар. Хүснэгт 2-оос харахад 150 мм ба 200 мм-ийн эпитаксиаль хавтангийн гэмтлийн нягтралыг 0.3 ширхэг/см2 дотор хянах боломжтой бөгөөд энэ нь ижил төрлийн тоног төхөөрөмжийн хувьд маш сайн түвшин юм. 150 мм эпитаксиаль хавтангийн үхлийн согогийн нягтын хяналтын түвшин 200 мм-ийн эпитаксиаль хавтангаас илүү сайн байна. Учир нь 150 мм-ийн субстрат бэлтгэх процесс нь 200 мм-ээс илүү боловсорч гүйцсэн, субстратын чанар илүү сайн, 150 мм-ийн бал чулууны урвалын камерын хольцыг хянах түвшин илүү сайн байдаг.
2.4 Эпитаксиаль өрлөгийн гадаргуугийн тэгш бус байдал
Зураг 6-д 150 мм ба 200 мм-ийн SiC эпитаксиаль хавтангийн гадаргуугийн AFM зургийг үзүүлэв. Зургаас харахад 150 мм ба 200 мм эпитаксиаль хавтангийн гадаргуугийн язгуур квадрат барзгар Ra-ын дундаж хэмжээ 0.129 нм ба 0.113 нм, эпитаксиаль давхаргын гадаргуу нь илэрхий макро шатлалтай нэгтгэх үзэгдэлгүйгээр гөлгөр байгааг харж болно. Энэ үзэгдэл нь эпитаксиаль давхаргын өсөлт нь эпитаксиаль бүх үйл явцын туршид алхамын урсгалын өсөлтийн горимыг үргэлж хадгалж, шат дамжлага үүсэхгүй гэдгийг харуулж байна. Эпитаксийн өсөлтийн оновчтой процессыг ашигласнаар 150 мм ба 200 мм-ийн бага өнцөгт субстрат дээр гөлгөр эпитаксиаль давхаргыг олж авах боломжтой болохыг харж болно.
3 Дүгнэлт
150 мм ба 200 мм-ийн 4H-SiC нэг төрлийн эпитаксиаль хавтангууд нь өөрөө боловсруулсан 200 мм-ийн SiC эпитаксийн өсөлтийн төхөөрөмжийг ашиглан дотоодын субстрат дээр амжилттай бэлтгэгдсэн бөгөөд 150 мм ба 200 мм-ийн хувьд тохиромжтой нэгэн төрлийн эпитаксийн процессыг боловсруулсан. Эпитаксийн өсөлтийн хурд нь 60 мкм/цагаас их байж болно. Өндөр хурдны эпитаксийн шаардлагыг хангаж байгаа ч эпитаксиаль хавтангийн чанар маш сайн. 150 мм ба 200 мм-ийн SiC эпитаксиаль хавтангийн зузаан жигд байдлыг 1.5%, концентрацийн жигд байдал 3% -иас бага, үхлийн согогийн нягтрал 0.3 ширхэг/см2, эпитаксиаль гадаргуугийн тэгш бус байдлын үндсэн квадрат Ra-аас бага байна. 0.15 нм-ээс бага байна. Эпитаксиаль хавтангийн үндсэн үйл явцын үзүүлэлтүүд нь салбарын дэвшилтэт түвшинд байна.
Эх сурвалж: Цахим үйлдвэрийн тусгай тоног төхөөрөмж
Зохиогч: Ши Тианле, Ли Пин, Ян Ю, Гун Сяолян, Ба Сай, Чен Гуокин, Ван Шэнцян
(Хятадын Электроник технологийн группын 48-р судалгааны хүрээлэн, Чанша, Хунань 410111)
Шуудангийн цаг: 2024 оны 9-р сарын 04-ний өдөр