2 प्रयोगात्मक परिणाम र छलफल
२.१एपिटेक्सियल तहमोटाई र एकरूपता
एपिटेक्सियल लेयर मोटाई, डोपिङ एकाग्रता र एकरूपता एपिटेक्सियल वेफर्सको गुणस्तरको न्याय गर्नको लागि मुख्य सूचकहरू मध्ये एक हो। सही नियन्त्रण योग्य मोटाई, डोपिङ एकाग्रता र वेफर भित्र एकरूपता प्रदर्शन र स्थिरता सुनिश्चित गर्न कुञ्जी हो।SiC पावर उपकरणहरू, र epitaxial तह मोटाई र डोपिङ एकाग्रता एकरूपता पनि epitaxial उपकरण को प्रक्रिया क्षमता मापन को लागी महत्वपूर्ण आधार हो।
चित्र 3 ले 150 mm र 200 mm को मोटाई एकरूपता र वितरण वक्र देखाउँछSiC एपिटेक्सियल वेफर्स। यो चित्रबाट देख्न सकिन्छ कि एपिटेक्सियल तह मोटाई वितरण वक्र वेफरको केन्द्र बिन्दुको बारेमा सममित छ। epitaxial प्रक्रिया समय 600s छ, 150mm epitaxial वेफर को औसत epitaxial तह मोटाई 10.89 um छ, र मोटाई एकरूपता 1.05% छ। गणना द्वारा, epitaxial वृद्धि दर 65.3 um/h छ, जुन एक विशिष्ट छिटो epitaxial प्रक्रिया स्तर हो। एउटै एपिटेक्सियल प्रक्रिया समय अन्तर्गत, 200 मिमी एपिटेक्सियल वेफरको एपिटेक्सियल तह मोटाई 10.10 um छ, मोटाई एकरूपता 1.36% भित्र छ, र समग्र वृद्धि दर 60.60 um/h छ, जुन 150 mm वृद्धि ep epitaxial भन्दा थोरै कम छ। दर। यो किनभने त्यहाँ बाटोमा स्पष्ट हानि हुन्छ जब सिलिकन स्रोत र कार्बन स्रोत प्रतिक्रिया कक्षको अपस्ट्रीमबाट वेफर सतह हुँदै प्रतिक्रिया कक्षको डाउनस्ट्रीममा प्रवाह हुन्छ, र 200 मिमी वेफर क्षेत्र 150 मिमी भन्दा ठूलो हुन्छ। ग्यास 200 मिमी वेफरको सतहबाट लामो दूरीको लागि बग्छ, र स्रोत ग्यास बाटोमा खपत बढी छ। वेफर घुमिरहन्छ भन्ने अवस्था अन्तर्गत, एपिटेक्सियल तहको समग्र मोटाई पातलो हुन्छ, त्यसैले वृद्धि दर सुस्त हुन्छ। समग्रमा, 150 मिमी र 200 मिमी एपिटेक्सियल वेफर्सको मोटाई एकरूपता उत्कृष्ट छ, र उपकरणको प्रक्रिया क्षमताले उच्च-गुणस्तरका उपकरणहरूको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ।
2.2 एपिटेक्सियल लेयर डोपिङ एकाग्रता र एकरूपता
चित्र 4 डोपिङ एकाग्रता एकरूपता र 150 mm र 200 mm को वक्र वितरण देखाउँछSiC एपिटेक्सियल वेफर्स। चित्रबाट देख्न सकिन्छ, एपिटेक्सियल वेफरमा एकाग्रता वितरण वक्रमा वेफरको केन्द्रको सापेक्ष स्पष्ट सममिति छ। 150 मिमी र 200 मिमी एपिटेक्सियल तहहरूको डोपिङ एकाग्रता एकरूपता क्रमशः 2.80% र 2.66% छ, जुन 3% भित्र नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, जुन समान अन्तर्राष्ट्रिय उपकरणहरूको लागि उत्कृष्ट स्तर हो। epitaxial तह को डोपिङ एकाग्रता वक्र व्यास दिशा संग एक "W" आकार मा वितरित छ, जो मुख्यतया तेर्सो तातो पर्खाल epitaxial फर्नेस को प्रवाह क्षेत्र द्वारा निर्धारण गरिन्छ, किनभने तेर्सो airflow epitaxial वृद्धि फर्नेस को airflow दिशा छ। हावा इनलेट अन्त्य (अपस्ट्रीम) र वेफर सतह मार्फत लामिनार तरिकामा डाउनस्ट्रीम छेउबाट बाहिर बग्छ; किनभने कार्बन स्रोत (C2H4) को "लग-द-वे-ह्रास" दर सिलिकन स्रोत (TCS) भन्दा बढी छ, जब वेफर घुम्छ, वेफर सतहमा वास्तविक C/Si बिस्तारै किनाराबाट घट्दै जान्छ। केन्द्र (केन्द्रमा कार्बनको स्रोत कम छ), C र N को "प्रतिस्पर्धी स्थिति सिद्धान्त" अनुसार, वेफरको केन्द्रमा डोपिङ एकाग्रता बिस्तारै किनार तिर घट्दै जान्छ, उत्कृष्ट एकाग्रता एकरूपता प्राप्त गर्नको लागि, किनारा N2 लाई एपिटेक्सियल प्रक्रियाको क्रममा क्षतिपूर्तिको रूपमा थपिएको छ केन्द्रबाट किनारमा डोपिङ एकाग्रतामा भएको कमीलाई कम गर्न, ताकि अन्तिम डोपिङ एकाग्रता वक्रले "W" आकार प्रस्तुत गर्दछ।
2.3 एपिटेक्सियल लेयर दोषहरू
मोटाई र डोपिङ एकाग्रता को अतिरिक्त, epitaxial लेयर दोष नियन्त्रण को स्तर epitaxial wafers को गुणस्तर मापन को लागी एक कोर प्यारामिटर र epitaxial उपकरण को प्रक्रिया क्षमता को एक महत्वपूर्ण सूचक हो। यद्यपि SBD र MOSFET मा दोषहरूको लागि फरक आवश्यकताहरू छन्, अधिक स्पष्ट सतह आकारविज्ञान दोषहरू जस्तै ड्रप दोषहरू, त्रिकोण दोषहरू, गाजर दोषहरू, धूमकेतु दोषहरू, आदिलाई SBD र MOSFET यन्त्रहरूको हत्यारा दोषहरूको रूपमा परिभाषित गरिन्छ। यी दोषहरू भएको चिप्सको विफलताको सम्भावना उच्च छ, त्यसैले किलर दोषहरूको संख्या नियन्त्रण गर्नु चिप उत्पादन सुधार गर्न र लागत घटाउनको लागि अत्यन्त महत्त्वपूर्ण छ। चित्र 5 ले 150 mm र 200 mm SiC epitaxial wafers को हत्यारा दोषहरूको वितरण देखाउँछ। C/Si अनुपातमा कुनै स्पष्ट असन्तुलन नभएको अवस्थामा, गाजर दोष र धूमकेतु दोषहरू मूल रूपमा हटाउन सकिन्छ, जबकि ड्रप दोष र त्रिकोण दोषहरू एपिटेक्सियल उपकरणको सञ्चालनको क्रममा सफाई नियन्त्रणसँग सम्बन्धित छन्, ग्रेफाइटको अशुद्धता स्तर। प्रतिक्रिया कक्षमा भागहरू, र सब्सट्रेटको गुणस्तर। तालिका 2 बाट, यो देख्न सकिन्छ कि 150 mm र 200 mm epitaxial wafers को हत्यारा दोष घनत्व 0.3 कण/cm2 भित्र नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, जुन समान प्रकारका उपकरणहरूको लागि उत्कृष्ट स्तर हो। 150 मिमी एपिटेक्सियल वेफरको घातक दोष घनत्व नियन्त्रण स्तर 200 मिमी एपिटेक्सियल वेफरको भन्दा राम्रो छ। यो किनभने 150 mm को सब्सट्रेट तयारी प्रक्रिया 200 mm को भन्दा धेरै परिपक्व छ, सब्सट्रेट गुणस्तर राम्रो छ, र 150 mm ग्रेफाइट प्रतिक्रिया कक्ष को अशुद्धता नियन्त्रण स्तर राम्रो छ।
2.4 एपिटेक्सियल वेफर सतह खुरदरापन
चित्र 6 ले 150 mm र 200 mm SiC epitaxial wafers को सतहको AFM छविहरू देखाउँछ। यो तथ्याङ्कबाट देख्न सकिन्छ कि सतहको जराको अर्थ वर्गाकार रुफनेस Ra 150 mm र 200 mm epitaxial wafers क्रमशः 0.129 nm र 0.113 nm छ, र एपिटेक्सियल तहको सतह स्पष्ट म्याक्रो-स्टेप एग्रीगेशन घटना बिना चिकनी छ। यो घटनाले देखाउँछ कि एपिटेक्सियल तहको बृद्धिले सधैं सम्पूर्ण एपिटेक्सियल प्रक्रियाको क्रममा चरण प्रवाह वृद्धि मोडलाई कायम राख्छ, र कुनै चरण एकत्रीकरण हुँदैन। यो देख्न सकिन्छ कि अनुकूलित epitaxial वृद्धि प्रक्रिया प्रयोग गरेर, चिकनी epitaxial तहहरू 150 मिमी र 200 मिमी कम-कोण सब्सट्रेटहरूमा प्राप्त गर्न सकिन्छ।
३ निष्कर्ष
150 mm र 200 mm 4H-SiC समरूप epitaxial वेफरहरू सफलतापूर्वक स्व-विकसित 200 mm SiC epitaxial वृद्धि उपकरण प्रयोग गरेर घरेलु सब्सट्रेटहरूमा तयार पारिएको थियो, र 150 mm र 200 mm को लागि उपयुक्त एकरूप epitaxial प्रक्रिया विकसित गरिएको थियो। एपिटेक्सियल वृद्धि दर 60 μm/h भन्दा बढी हुन सक्छ। उच्च-गति एपिटाक्सी आवश्यकता पूरा गर्दा, एपिटेक्सियल वेफर गुणस्तर उत्कृष्ट छ। 150 mm र 200 mm SiC epitaxial wafers को मोटाई एकरूपता 1.5% भित्र नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, एकाग्रता एकरूपता 3% भन्दा कम छ, घातक दोष घनत्व 0.3 कण/cm2 भन्दा कम छ, र epitaxial सतह खुरदरा मूल अर्थ वर्ग Ra ०.१५ एनएम भन्दा कम छ। एपिटेक्सियल वेफर्सको कोर प्रक्रिया सूचकहरू उद्योगमा उन्नत स्तरमा छन्।
स्रोत: इलेक्ट्रोनिक उद्योग विशेष उपकरण
लेखक: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(चाइना इलेक्ट्रोनिक्स टेक्नोलोजी ग्रुप कर्पोरेशनको 48 औं अनुसन्धान संस्थान, चाङ्सा, हुनान 410111)
पोस्ट समय: Sep-04-2024