2 Riżultati sperimentali u diskussjoni
2.1Saff epitassjaliħxuna u uniformità
Il-ħxuna tas-saff epitassjali, il-konċentrazzjoni tad-doping u l-uniformità huma wieħed mill-indikaturi ewlenin biex tiġi ġġudikata l-kwalità tal-wejfers epitassjali. Ħxuna kontrollabbli b'mod preċiż, konċentrazzjoni tad-doping u uniformità fi ħdan il-wejfer huma ċ-ċavetta biex jiżguraw il-prestazzjoni u l-konsistenza ta 'Apparat tal-enerġija SiC, u l-ħxuna tas-saff epitassjali u l-uniformità tal-konċentrazzjoni tad-doping huma wkoll bażijiet importanti għall-kejl tal-kapaċità tal-proċess tat-tagħmir epitassjali.
Il-Figura 3 turi l-uniformità tal-ħxuna u l-kurva tad-distribuzzjoni ta '150 mm u 200 mmWejfers epitassjali SiC. Jista 'jidher mill-figura li l-kurva tad-distribuzzjoni tal-ħxuna tas-saff epitassjali hija simetrika mal-punt ċentrali tal-wejfer. Il-ħin tal-proċess epitassjali huwa 600s, il-ħxuna medja tas-saff epitassjali tal-wejfer epitassjali ta '150mm hija 10.89 um, u l-uniformità tal-ħxuna hija 1.05%. Permezz ta 'kalkolu, ir-rata ta' tkabbir epitassjali hija 65.3 um/h, li huwa livell ta 'proċess epitassjali veloċi tipiku. Taħt l-istess ħin tal-proċess epitassjali, il-ħxuna tas-saff epitassjali tal-wejfer epitassjali ta '200 mm hija 10.10 um, l-uniformità tal-ħxuna hija fi ħdan 1.36%, u r-rata ta' tkabbir ġenerali hija 60.60 um/h, li hija kemmxejn inqas mit-tkabbir epitassjali ta '150 mm rata. Dan għaliex hemm telf ovvju tul it-triq meta s-sors tas-silikon u s-sors tal-karbonju jiċċirkolaw mill-upstream tal-kamra tar-reazzjoni permezz tal-wiċċ tal-wejfer sal-downstream tal-kamra tar-reazzjoni, u l-erja tal-wejfer ta '200 mm hija akbar mill-150 mm. Il-gass jgħaddi mill-wiċċ tal-wejfer ta '200 mm għal distanza itwal, u l-gass tas-sors ikkunsmat tul it-triq huwa aktar. Taħt il-kundizzjoni li l-wejfer iżomm idur, il-ħxuna ġenerali tas-saff epitassjali hija irqaq, għalhekk ir-rata tat-tkabbir hija aktar bil-mod. B'mod ġenerali, l-uniformità tal-ħxuna ta 'wejfers epitassjali ta' 150 mm u 200 mm hija eċċellenti, u l-kapaċità tal-proċess tat-tagħmir tista 'tissodisfa r-rekwiżiti ta' apparati ta 'kwalità għolja.
2.2 Konċentrazzjoni u uniformità tad-doping tas-saff epitassjali
Il-Figura 4 turi l-uniformità tal-konċentrazzjoni tad-doping u d-distribuzzjoni tal-kurva ta '150 mm u 200 mmWejfers epitassjali SiC. Kif jidher mill-figura, il-kurva tad-distribuzzjoni tal-konċentrazzjoni fuq il-wejfer epitassjali għandha simetrija ovvja relattiva għaċ-ċentru tal-wejfer. L-uniformità tal-konċentrazzjoni tad-doping tas-saffi epitassjali ta '150 mm u 200 mm hija ta' 2.80% u 2.66% rispettivament, li jistgħu jiġu kkontrollati fi żmien 3%, li huwa livell eċċellenti għal tagħmir internazzjonali simili. Il-kurva tal-konċentrazzjoni tad-doping tas-saff epitassjali hija mqassma f'forma "W" tul id-direzzjoni tad-dijametru, li hija ddeterminata prinċipalment mill-kamp tal-fluss tal-forn epitassjali orizzontali tal-ħajt sħun, minħabba li d-direzzjoni tal-fluss tal-arja tal-forn tat-tkabbir epitassjali orizzontali tal-fluss tal-arja hija minn it-tarf tad-daħla tal-arja (upstream) u joħroġ mit-tarf 'l isfel b'mod laminari mill-wiċċ tal-wejfer; minħabba li r-rata ta '"tnaqqis fit-triq" tas-sors tal-karbonju (C2H4) hija ogħla minn dik tas-sors tas-silikon (TCS), meta l-wejfer idur, is-C/Si attwali fuq il-wiċċ tal-wejfer jonqos gradwalment mit-tarf għal iċ-ċentru (is-sors tal-karbonju fiċ-ċentru huwa inqas), skond it-"teorija tal-pożizzjoni kompetittiva" ta 'C u N, il-konċentrazzjoni tad-doping fiċ-ċentru tal-wejfer tonqos gradwalment lejn it-tarf, sabiex tikseb uniformità ta 'konċentrazzjoni eċċellenti, it-tarf N2 huwa miżjud bħala kumpens matul il-proċess epitassjali biex inaqqas it-tnaqqis fil-konċentrazzjoni tad-doping miċ-ċentru sat-tarf, sabiex il-kurva finali tal-konċentrazzjoni tad-doping tippreżenta forma "W".
2.3 Difetti tas-saff epitassjali
Minbarra l-ħxuna u l-konċentrazzjoni tad-doping, il-livell ta 'kontroll tad-difetti tas-saff epitassjali huwa wkoll parametru ewlieni għall-kejl tal-kwalità tal-wejfers epitassjali u indikatur importanti tal-kapaċità tal-proċess tat-tagħmir epitassjali. Għalkemm SBD u MOSFET għandhom rekwiżiti differenti għal difetti, id-difetti tal-morfoloġija tal-wiċċ aktar ovvji bħal difetti ta 'qatra, difetti ta' trijangolu, difetti ta 'karrotta, difetti ta' kometa, eċċ huma definiti bħala difetti qattiel ta 'apparati SBD u MOSFET. Il-probabbiltà ta 'falliment taċ-ċipep li jkun fihom dawn id-difetti hija għolja, għalhekk il-kontroll tan-numru ta' difetti qattiel huwa estremament importanti għat-titjib tar-rendiment taċ-ċippa u t-tnaqqis tal-ispejjeż. Il-Figura 5 turi d-distribuzzjoni ta 'difetti qattiel ta' wejfers epitassjali SiC ta '150 mm u 200 mm. Taħt il-kundizzjoni li ma jkun hemm l-ebda żbilanċ ovvju fil-proporzjon C/Si, id-difetti tal-karrotta u d-difetti tal-kometa jistgħu bażikament jiġu eliminati, filwaqt li d-difetti tal-qatra u d-difetti tat-trijangolu huma relatati mal-kontroll tal-indafa waqt it-tħaddim tat-tagħmir epitassjali, il-livell ta 'impurità tal-grafita partijiet fil-kamra tar-reazzjoni, u l-kwalità tas-sottostrat. Mit-Tabella 2, wieħed jista 'jara li d-densità tad-difett qattiel ta' wejfers epitassjali ta '150 mm u 200 mm tista' tiġi kkontrollata fi ħdan 0.3 partiċelli/ċm2, li huwa livell eċċellenti għall-istess tip ta 'tagħmir. Il-livell ta 'kontroll tad-densità tad-difett fatali ta' wejfer epitassjali ta '150 mm huwa aħjar minn dak ta' wejfer epitassjali ta '200 mm. Dan għaliex il-proċess ta 'preparazzjoni tas-sottostrat ta' 150 mm huwa aktar matur minn dak ta '200 mm, il-kwalità tas-sottostrat hija aħjar, u l-livell ta' kontroll tal-impurità tal-kamra tar-reazzjoni tal-grafita ta '150 mm huwa aħjar.
2.4 Ħruxija tal-wiċċ tal-wejfer epitassjali
Il-Figura 6 turi l-immaġini AFM tal-wiċċ ta 'wejfers epitassjali SiC ta' 150 mm u 200 mm. Jista 'jidher mill-figura li l-għerq tal-wiċċ medju kwadri ħruxija Ra ta' wejfers epitassjali ta '150 mm u 200 mm huwa 0.129 nm u 0.113 nm rispettivament, u l-wiċċ tas-saff epitassjali huwa lixx mingħajr fenomenu ovvju ta' aggregazzjoni makro-pass. Dan il-fenomenu juri li t-tkabbir tas-saff epitassjali dejjem iżomm il-mod tat-tkabbir tal-fluss tal-pass matul il-proċess epitassjali kollu, u ma sseħħ l-ebda aggregazzjoni tal-pass. Wieħed jista 'jara li bl-użu tal-proċess ta' tkabbir epitassjali ottimizzat, saffi epitassjali lixxi jistgħu jinkisbu fuq sottostrati ta 'angolu baxx ta' 150 mm u 200 mm.
3 Konklużjoni
Il-wejfers epitassjali omoġenji 4H-SiC ta '150 mm u 200 mm ġew ippreparati b'suċċess fuq sottostrati domestiċi bl-użu ta' tagħmir ta 'tkabbir epitassjali ta' 200 mm SiC żviluppat għal rashom, u ġie żviluppat il-proċess epitassjali omoġenju adattat għal 150 mm u 200 mm. Ir-rata ta 'tkabbir epitassjali tista' tkun akbar minn 60 μm/h. Filwaqt li tissodisfa r-rekwiżit ta 'epitassija ta' veloċità għolja, il-kwalità tal-wejfer epitassjali hija eċċellenti. L-uniformità tal-ħxuna tal-wejfers epitassjali SiC ta '150 mm u 200 mm tista' tiġi kkontrollata fi żmien 1.5%, l-uniformità tal-konċentrazzjoni hija inqas minn 3%, id-densità tad-difett fatali hija inqas minn 0.3 partiċelli / ċm2, u l-għerq tal-ħruxija tal-wiċċ epitassjali medju kwadru Ra huwa inqas minn 0.15 nm. L-indikaturi tal-proċess tal-qalba tal-wejfers epitassjali huma fil-livell avvanzat fl-industrija.
Sors: Tagħmir Speċjali tal-Industrija Elettronika
Awtur: 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)
Ħin tal-post: Settembru-04-2024