ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, SiC ਉਦਯੋਗ 150 mm (6 ਇੰਚ) ਤੋਂ 200 mm (8 ਇੰਚ) ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਉਦਯੋਗ ਵਿੱਚ ਵੱਡੇ-ਆਕਾਰ, ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ SiC ਹੋਮਿਓਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰਾਂ ਦੀ ਤੁਰੰਤ ਮੰਗ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਨ ਲਈ, 150mm ਅਤੇ 200mm4H-SiC homoepitaxial wafersਸੁਤੰਤਰ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਿਕਸਤ 200mm SiC epitaxial ਵਿਕਾਸ ਉਪਕਰਣ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਘਰੇਲੂ ਸਬਸਟਰੇਟਾਂ 'ਤੇ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਤਿਆਰ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ। 150mm ਅਤੇ 200mm ਲਈ ਢੁਕਵੀਂ ਇੱਕ ਹੋਮਿਓਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਐਪੀਟੈਕਸੀਲ ਵਿਕਾਸ ਦਰ 60um/h ਤੋਂ ਵੱਧ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਹਾਈ-ਸਪੀਡ ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਦੇ ਹੋਏ, ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਦੀ ਗੁਣਵੱਤਾ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਹੈ. 150 ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਅਤੇ 200 ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਇਕਸਾਰਤਾSiC epitaxial wafers1.5% ਦੇ ਅੰਦਰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਇਕਾਗਰਤਾ ਇਕਸਾਰਤਾ 3% ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੈ, ਘਾਤਕ ਨੁਕਸ ਘਣਤਾ 0.3 ਕਣਾਂ/cm2 ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੈ, ਅਤੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਸਤਹ ਖੁਰਦਰੀ ਰੂਟ ਦਾ ਮਤਲਬ ਵਰਗ Ra 0.15nm ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੈ, ਅਤੇ ਸਾਰੇ ਕੋਰ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਸੂਚਕ ਹਨ ਉਦਯੋਗ ਦੇ ਉੱਨਤ ਪੱਧਰ.
ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ (SiC)ਤੀਜੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਪ੍ਰਤੀਨਿਧਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਹੈ। ਇਸ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਬਰੇਕਡਾਊਨ ਫੀਲਡ ਤਾਕਤ, ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ, ਵੱਡੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਸੰਤ੍ਰਿਪਤਾ ਡ੍ਰਾਇਫਟ ਵੇਗ, ਅਤੇ ਮਜ਼ਬੂਤ ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਹਨ। ਇਸ ਨੇ ਪਾਵਰ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੀ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰੋਸੈਸਿੰਗ ਸਮਰੱਥਾ ਦਾ ਬਹੁਤ ਵਿਸਤਾਰ ਕੀਤਾ ਹੈ ਅਤੇ ਉੱਚ ਸ਼ਕਤੀ, ਛੋਟੇ ਆਕਾਰ, ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ, ਉੱਚ ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ ਅਤੇ ਹੋਰ ਅਤਿ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਾਲੇ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਲਈ ਪਾਵਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਉਪਕਰਣਾਂ ਦੀ ਅਗਲੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੀਆਂ ਸੇਵਾ ਲੋੜਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਸਪੇਸ ਘਟਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਬਿਜਲੀ ਦੀ ਖਪਤ ਘਟਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਕੂਲਿੰਗ ਲੋੜਾਂ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਨੇ ਨਵੇਂ ਊਰਜਾ ਵਾਹਨਾਂ, ਰੇਲ ਆਵਾਜਾਈ, ਸਮਾਰਟ ਗਰਿੱਡਾਂ ਅਤੇ ਹੋਰ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਕ੍ਰਾਂਤੀਕਾਰੀ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਲਿਆਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਇਸ ਲਈ, ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰਾਂ ਨੂੰ ਆਦਰਸ਼ ਸਮੱਗਰੀ ਵਜੋਂ ਮਾਨਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਹੋ ਗਈ ਹੈ ਜੋ ਉੱਚ-ਪਾਵਰ ਪਾਵਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਯੰਤਰਾਂ ਦੀ ਅਗਲੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੀ ਅਗਵਾਈ ਕਰੇਗੀ। ਹਾਲ ਹੀ ਦੇ ਸਾਲਾਂ ਵਿੱਚ, ਤੀਜੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਉਦਯੋਗ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਲਈ ਰਾਸ਼ਟਰੀ ਨੀਤੀ ਸਹਾਇਤਾ ਲਈ ਧੰਨਵਾਦ, 150 ਮਿਲੀਮੀਟਰ SiC ਡਿਵਾਈਸ ਉਦਯੋਗ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਖੋਜ ਅਤੇ ਵਿਕਾਸ ਅਤੇ ਨਿਰਮਾਣ ਮੂਲ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਚੀਨ ਵਿੱਚ ਪੂਰਾ ਹੋ ਗਿਆ ਹੈ, ਅਤੇ ਉਦਯੋਗਿਕ ਲੜੀ ਦੀ ਸੁਰੱਖਿਆ ਮੂਲ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਗਾਰੰਟੀ ਦਿੱਤੀ ਗਈ ਹੈ. ਇਸ ਲਈ, ਉਦਯੋਗ ਦਾ ਧਿਆਨ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਲਾਗਤ ਨਿਯੰਤਰਣ ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਵੱਲ ਤਬਦੀਲ ਹੋ ਗਿਆ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਸਾਰਣੀ 1 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, 150 mm ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਵਿੱਚ, 200 mm SiC ਦੀ ਕਿਨਾਰੇ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਦੀ ਦਰ ਉੱਚੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਸਿੰਗਲ ਵੇਫਰ ਚਿਪਸ ਦੇ ਆਉਟਪੁੱਟ ਨੂੰ ਲਗਭਗ 1.8 ਗੁਣਾ ਵਧਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਪਰਿਪੱਕ ਹੋਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਚਿੱਪ ਦੀ ਨਿਰਮਾਣ ਲਾਗਤ 30% ਤੱਕ ਘਟਾਈ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। 200 ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਦੀ ਤਕਨੀਕੀ ਸਫਲਤਾ "ਲਾਗਤਾਂ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਧਾਉਣ" ਦਾ ਸਿੱਧਾ ਸਾਧਨ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਹ ਮੇਰੇ ਦੇਸ਼ ਦੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਉਦਯੋਗ ਲਈ "ਸਮਾਂਤਰ ਚਲਾਉਣ" ਜਾਂ "ਲੀਡ" ਲਈ ਵੀ ਕੁੰਜੀ ਹੈ।
Si ਡਿਵਾਈਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਤੋਂ ਵੱਖ,SiC ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਪਾਵਰ ਡਿਵਾਈਸਸਭ ਨੂੰ ਪ੍ਰੋਸੈਸ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਕੋਨਸਟੋਨ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਲੇਅਰਾਂ ਨਾਲ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। Epitaxial wafers SiC ਪਾਵਰ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਲਈ ਜ਼ਰੂਰੀ ਬੁਨਿਆਦੀ ਸਮੱਗਰੀ ਹਨ। ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਲੇਅਰ ਦੀ ਗੁਣਵੱਤਾ ਸਿੱਧੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਉਪਜ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਸਦੀ ਲਾਗਤ ਚਿੱਪ ਨਿਰਮਾਣ ਲਾਗਤ ਦਾ 20% ਬਣਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਾਧਾ SiC ਪਾਵਰ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਜ਼ਰੂਰੀ ਵਿਚਕਾਰਲਾ ਲਿੰਕ ਹੈ। epitaxial ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਪੱਧਰ ਦੀ ਉਪਰਲੀ ਸੀਮਾ epitaxial ਉਪਕਰਣ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ. ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਚੀਨ ਵਿੱਚ 150mm SiC epitaxial ਉਪਕਰਣ ਦੀ ਸਥਾਨੀਕਰਨ ਡਿਗਰੀ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਉੱਚ ਹੈ, ਪਰ 200mm ਦਾ ਸਮੁੱਚਾ ਖਾਕਾ ਉਸੇ ਸਮੇਂ ਅੰਤਰਰਾਸ਼ਟਰੀ ਪੱਧਰ ਤੋਂ ਪਿੱਛੇ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਘਰੇਲੂ ਤੀਜੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਉਦਯੋਗ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਲਈ ਵੱਡੇ-ਆਕਾਰ, ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਸਮੱਗਰੀ ਨਿਰਮਾਣ ਦੀਆਂ ਜ਼ਰੂਰੀ ਲੋੜਾਂ ਅਤੇ ਰੁਕਾਵਟਾਂ ਦੀਆਂ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਨ ਲਈ, ਇਹ ਪੇਪਰ ਮੇਰੇ ਦੇਸ਼ ਵਿੱਚ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਵਿਕਸਤ 200 ਮਿਲੀਮੀਟਰ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਉਪਕਰਣਾਂ ਨੂੰ ਪੇਸ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ, ਕੈਰੀਅਰ ਗੈਸ ਵਹਾਅ ਦਰ, C/Si ਅਨੁਪਾਤ, ਆਦਿ ਵਰਗੇ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਮਾਪਦੰਡਾਂ ਨੂੰ ਅਨੁਕੂਲਿਤ ਕਰਕੇ, ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ ਇਕਸਾਰਤਾ <3%, ਮੋਟਾਈ ਗੈਰ-ਇਕਸਾਰਤਾ <1.5%, ਮੋਟਾਪਣ Ra <0.2 nm ਅਤੇ ਘਾਤਕ ਨੁਕਸ ਘਣਤਾ <0.3 ਅਨਾਜ। /cm2 ਦੇ 150 mm ਅਤੇ 200 mm SiC epitaxial wafers ਦੇ ਨਾਲ ਸੁਤੰਤਰ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਿਕਸਤ 200 mm ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਭੱਠੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਸਾਜ਼-ਸਾਮਾਨ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦਾ ਪੱਧਰ ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ SiC ਪਾਵਰ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਤਿਆਰੀ ਦੀਆਂ ਲੋੜਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ.
1 ਪ੍ਰਯੋਗ
1.1 ਦਾ ਸਿਧਾਂਤSiC epitaxialਪ੍ਰਕਿਰਿਆ
4H-SiC homoepitaxial ਵਿਕਾਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ 2 ਮੁੱਖ ਪੜਾਅ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਅਰਥਾਤ, 4H-SiC ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ-ਸਥਿਤੀ ਐਚਿੰਗ ਅਤੇ ਸਮਰੂਪ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾ ਕਰਨ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ। ਸਬਸਟਰੇਟ ਇਨ-ਸੀਟੂ ਐਚਿੰਗ ਦਾ ਮੁੱਖ ਉਦੇਸ਼ ਵੇਫਰ ਪਾਲਿਸ਼ਿੰਗ, ਰਹਿੰਦ-ਖੂੰਹਦ ਪਾਲਿਸ਼ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਤਰਲ, ਕਣਾਂ ਅਤੇ ਆਕਸਾਈਡ ਪਰਤ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਸਤਹ ਦੇ ਨੁਕਸਾਨ ਨੂੰ ਦੂਰ ਕਰਨਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਐਚਿੰਗ ਦੁਆਰਾ ਸਬਸਟਰੇਟ ਸਤਹ 'ਤੇ ਇੱਕ ਨਿਯਮਤ ਪਰਮਾਣੂ ਸਟੈਪ ਬਣਤਰ ਦਾ ਗਠਨ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਨ-ਸੀਟੂ ਐਚਿੰਗ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਅਸਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੀਆਂ ਜ਼ਰੂਰਤਾਂ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, ਸਹਾਇਕ ਗੈਸ ਦੀ ਇੱਕ ਛੋਟੀ ਜਿਹੀ ਮਾਤਰਾ ਵੀ ਸ਼ਾਮਲ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਕਲੋਰਾਈਡ, ਪ੍ਰੋਪੇਨ, ਈਥੀਲੀਨ ਜਾਂ ਸਿਲੇਨ। ਇਨ-ਸੀਟੂ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਐਚਿੰਗ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ 1 600 ℃ ਤੋਂ ਉੱਪਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਐਚਿੰਗ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੌਰਾਨ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਚੈਂਬਰ ਦਾ ਦਬਾਅ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ 2 × 104 Pa ਤੋਂ ਹੇਠਾਂ ਕੰਟਰੋਲ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਸਬਸਟਰੇਟ ਸਤਹ ਨੂੰ ਇਨ-ਸੀਟੂ ਐਚਿੰਗ ਦੁਆਰਾ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਇਹ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾ ਕਰਨ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਰਥਾਤ, ਵਿਕਾਸ ਸਰੋਤ (ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਈਥੀਲੀਨ/ਪ੍ਰੋਪੇਨ, ਟੀਸੀਐਸ/ਸਿਲੇਨ), ਡੋਪਿੰਗ ਸਰੋਤ (ਐਨ-ਟਾਈਪ ਡੋਪਿੰਗ ਸਰੋਤ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ , ਪੀ-ਟਾਈਪ ਡੋਪਿੰਗ ਸਰੋਤ TMAL), ਅਤੇ ਸਹਾਇਕ ਗੈਸ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਕਲੋਰਾਈਡ ਨੂੰ ਕੈਰੀਅਰ ਗੈਸ (ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ) ਦੇ ਇੱਕ ਵੱਡੇ ਪ੍ਰਵਾਹ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਚੈਂਬਰ ਵਿੱਚ ਲਿਜਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਚੈਂਬਰ ਵਿੱਚ ਗੈਸ ਦੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਪੂਰਵ ਦਾ ਹਿੱਸਾ ਰਸਾਇਣਕ ਤੌਰ ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਕਰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਵੇਫਰ ਸਤਹ 'ਤੇ ਸੋਖ ਲੈਂਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਇੱਕ ਖਾਸ ਡੋਪਿੰਗ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ, ਖਾਸ ਮੋਟਾਈ ਅਤੇ ਉੱਚ ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੀ ਸਿੰਗਲ-ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਮਰੂਪ 4H-SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਬਣ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇੱਕ ਟੈਂਪਲੇਟ ਦੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਿੰਗਲ-ਕ੍ਰਿਸਟਲ 4H-SiC ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਘਟਾਓਣਾ ਸਤਹ 'ਤੇ। ਸਾਲਾਂ ਦੀ ਤਕਨੀਕੀ ਖੋਜ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, 4H-SiC ਹੋਮਿਓਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਪਰਿਪੱਕ ਹੋ ਗਈ ਹੈ ਅਤੇ ਉਦਯੋਗਿਕ ਉਤਪਾਦਨ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਦੁਨੀਆ ਵਿੱਚ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ 4H-SiC ਹੋਮਿਓਪੀਟੈਕਸੀਲ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੀਆਂ ਦੋ ਖਾਸ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਹਨ:
(1) ਇੱਕ ਟੈਂਪਲੇਟ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਔਫ-ਐਕਸਿਸ (<0001> ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪਲੇਨ ਦੇ ਨਾਲ, <11-20> ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦਿਸ਼ਾ ਵੱਲ) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ, ਇੱਕ ਉੱਚ-ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਸਿੰਗਲ-ਕ੍ਰਿਸਟਲ 4H-SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਅਸ਼ੁੱਧੀਆਂ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਹੈ। ਸਟੈਪ-ਫਲੋ ਗ੍ਰੋਥ ਮੋਡ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਸਬਸਟਰੇਟ ਉੱਤੇ ਜਮ੍ਹਾ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ 4H-SiC homoepitaxial ਵਿਕਾਸ ਨੇ ਇੱਕ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ, ਯਾਨੀ ਵਿਕਾਸ ਲਈ <0001> Si ਪਲੇਨ। ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਪਰਮਾਣੂ ਕਦਮਾਂ ਦੀ ਘਣਤਾ ਘੱਟ ਹੈ ਅਤੇ ਛੱਤਾਂ ਚੌੜੀਆਂ ਹਨ। 3C ਕ੍ਰਿਸਟਲ SiC (3C-SiC) ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਦੌਰਾਨ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਨਿਊਕਲੀਏਸ਼ਨ ਵਾਧਾ ਹੋਣਾ ਆਸਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਆਫ-ਐਕਸਿਸ ਕੱਟਣ ਦੁਆਰਾ, ਉੱਚ-ਘਣਤਾ, ਤੰਗ ਛੱਤ ਚੌੜਾਈ ਦੇ ਪਰਮਾਣੂ ਕਦਮਾਂ ਨੂੰ 4H-SiC <0001> ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਪੇਸ਼ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ adsorbed precursor ਸਤਹ ਫੈਲਾਅ ਦੁਆਰਾ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਘੱਟ ਸਤਹ ਊਰਜਾ ਦੇ ਨਾਲ ਪਰਮਾਣੂ ਸਟੈਪ ਸਥਿਤੀ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਸਕਦਾ ਹੈ। . ਪੜਾਅ 'ਤੇ, ਪੂਰਵ ਪਰਮਾਣੂ/ਅਣੂ ਸਮੂਹ ਬੰਧਨ ਸਥਿਤੀ ਵਿਲੱਖਣ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਇਸਲਈ ਸਟੈਪ ਫਲੋ ਗ੍ਰੋਥ ਮੋਡ ਵਿੱਚ, ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਉਸੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨਾਲ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ Si-C ਡਬਲ ਐਟਮੀ ਲੇਅਰ ਸਟੈਕਿੰਗ ਕ੍ਰਮ ਨੂੰ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਨਾਲ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਘਟਾਓਣਾ ਦੇ ਤੌਰ ਤੇ ਪੜਾਅ.
(2) ਇੱਕ ਕਲੋਰੀਨ-ਰੱਖਣ ਵਾਲੇ ਸਿਲੀਕਾਨ ਸਰੋਤ ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਕਰਕੇ ਹਾਈ-ਸਪੀਡ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਾਧਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਰਵਾਇਤੀ SiC ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਵਿੱਚ, ਸਿਲੇਨ ਅਤੇ ਪ੍ਰੋਪੇਨ (ਜਾਂ ਈਥੀਲੀਨ) ਵਿਕਾਸ ਦੇ ਮੁੱਖ ਸਰੋਤ ਹਨ। ਵਿਕਾਸ ਸਰੋਤ ਪ੍ਰਵਾਹ ਦਰ ਨੂੰ ਵਧਾ ਕੇ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਸਿਲੀਕਾਨ ਕੰਪੋਨੈਂਟ ਦਾ ਸੰਤੁਲਨ ਅੰਸ਼ਕ ਦਬਾਅ ਵਧਦਾ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ, ਸਮਰੂਪ ਗੈਸ ਫੇਜ਼ ਨਿਊਕਲੀਏਸ਼ਨ ਦੁਆਰਾ ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਲੱਸਟਰ ਬਣਾਉਣਾ ਆਸਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਉਪਯੋਗਤਾ ਦਰ ਨੂੰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਤੌਰ 'ਤੇ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਸਿਲੀਕਾਨ ਸਰੋਤ. ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਲੱਸਟਰਾਂ ਦਾ ਗਠਨ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਦੇ ਸੁਧਾਰ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਹੱਦ ਤੱਕ ਸੀਮਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਦੇ ਨਾਲ ਹੀ, ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਲੱਸਟਰ ਸਟੈਪ ਵਹਾਅ ਦੇ ਵਾਧੇ ਨੂੰ ਵਿਗਾੜ ਸਕਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਨੁਕਸ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਸਮਰੂਪ ਗੈਸ ਫੇਜ਼ ਨਿਊਕਲੀਏਸ਼ਨ ਤੋਂ ਬਚਣ ਅਤੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਲਈ, ਕਲੋਰੀਨ-ਅਧਾਰਤ ਸਿਲੀਕਾਨ ਸਰੋਤਾਂ ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ 4H-SiC ਦੀ ਐਪੀਟੈਕਸੀਲ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਮੁੱਖ ਧਾਰਾ ਵਿਧੀ ਹੈ।
1.2 200 ਮਿਲੀਮੀਟਰ (8-ਇੰਚ) SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਉਪਕਰਣ ਅਤੇ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੀਆਂ ਸਥਿਤੀਆਂ
ਇਸ ਪੇਪਰ ਵਿੱਚ ਵਰਣਿਤ ਪ੍ਰਯੋਗ ਸਾਰੇ ਇੱਕ 150/200 ਮਿਲੀਮੀਟਰ (6/8-ਇੰਚ) ਅਨੁਕੂਲ ਮੋਨੋਲੀਥਿਕ ਹਰੀਜੱਟਲ ਗਰਮ ਕੰਧ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਉਪਕਰਣ 'ਤੇ ਕਰਵਾਏ ਗਏ ਸਨ ਜੋ 48ਵੇਂ ਇੰਸਟੀਚਿਊਟ ਆਫ ਚਾਈਨਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਗਰੁੱਪ ਕਾਰਪੋਰੇਸ਼ਨ ਦੁਆਰਾ ਸੁਤੰਤਰ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ। ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਫਰਨੇਸ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਆਟੋਮੈਟਿਕ ਵੇਫਰ ਲੋਡਿੰਗ ਅਤੇ ਅਨਲੋਡਿੰਗ ਦਾ ਸਮਰਥਨ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਚਿੱਤਰ 1 ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਉਪਕਰਣ ਦੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਚੈਂਬਰ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਬਣਤਰ ਦਾ ਇੱਕ ਯੋਜਨਾਬੱਧ ਚਿੱਤਰ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 1 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਚੈਂਬਰ ਦੀ ਬਾਹਰੀ ਕੰਧ ਇੱਕ ਵਾਟਰ-ਕੂਲਡ ਇੰਟਰਲੇਅਰ ਦੇ ਨਾਲ ਇੱਕ ਕੁਆਰਟਜ਼ ਘੰਟੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਘੰਟੀ ਦੇ ਅੰਦਰ ਇੱਕ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਚੈਂਬਰ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਥਰਮਲ ਇਨਸੂਲੇਸ਼ਨ ਕਾਰਬਨ ਫੀਲਡ, ਉੱਚ-ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਨਾਲ ਬਣਿਆ ਹੈ। ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਗ੍ਰੈਫਾਈਟ ਕੈਵੀਟੀ, ਗ੍ਰੈਫਾਈਟ ਗੈਸ-ਫਲੋਟਿੰਗ ਰੋਟੇਟਿੰਗ ਬੇਸ, ਆਦਿ। ਪੂਰੀ ਕੁਆਰਟਜ਼ ਘੰਟੀ ਇੱਕ ਸਿਲੰਡਰ ਇੰਡਕਸ਼ਨ ਕੋਇਲ ਨਾਲ ਢੱਕੀ ਹੋਈ ਹੈ, ਅਤੇ ਘੰਟੀ ਦੇ ਅੰਦਰ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਚੈਂਬਰ ਇੱਕ ਮੱਧਮ-ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਇੰਡਕਸ਼ਨ ਪਾਵਰ ਸਪਲਾਈ ਦੁਆਰਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਮੈਗਨੈਟਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਗਰਮ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 1 (ਬੀ) ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਕੈਰੀਅਰ ਗੈਸ, ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਗੈਸ, ਅਤੇ ਡੋਪਿੰਗ ਗੈਸ ਸਾਰੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਚੈਂਬਰ ਦੇ ਉੱਪਰਲੇ ਪਾਸੇ ਤੋਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਚੈਂਬਰ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਵੱਲ ਨੂੰ ਇੱਕ ਖਿਤਿਜੀ ਲੈਮੀਨਰ ਵਹਾਅ ਵਿੱਚ ਵੇਫਰ ਸਤਹ ਵਿੱਚੋਂ ਵਹਿ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਪੂਛ ਤੋਂ ਡਿਸਚਾਰਜ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਗੈਸ ਅੰਤ. ਵੇਫਰ ਦੇ ਅੰਦਰ ਇਕਸਾਰਤਾ ਨੂੰ ਯਕੀਨੀ ਬਣਾਉਣ ਲਈ, ਏਅਰ ਫਲੋਟਿੰਗ ਬੇਸ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤੇ ਗਏ ਵੇਫਰ ਨੂੰ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਦੌਰਾਨ ਹਮੇਸ਼ਾਂ ਘੁੰਮਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਪ੍ਰਯੋਗ ਵਿੱਚ ਵਰਤਿਆ ਗਿਆ ਸਬਸਟਰੇਟ ਇੱਕ ਵਪਾਰਕ 150 mm, 200 mm (6 ਇੰਚ, 8 ਇੰਚ) <1120> ਦਿਸ਼ਾ 4° ਆਫ-ਐਂਗਲ ਕੰਡਕਟਿਵ ਐਨ-ਟਾਈਪ 4H-SiC ਡਬਲ-ਸਾਈਡ ਪਾਲਿਸ਼ਡ SiC ਸਬਸਟਰੇਟ ਹੈ ਜੋ ਸ਼ਾਂਕਸੀ ਸ਼ੂਓਕੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੁਆਰਾ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਟ੍ਰਾਈਕਲੋਰੋਸੀਲੇਨ (SiHCl3, TCS) ਅਤੇ ਐਥੀਲੀਨ (C2H4) ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਪ੍ਰਯੋਗ ਵਿੱਚ ਮੁੱਖ ਵਿਕਾਸ ਸਰੋਤ ਵਜੋਂ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚੋਂ TCS ਅਤੇ C2H4 ਨੂੰ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਸਿਲੀਕਾਨ ਸਰੋਤ ਅਤੇ ਕਾਰਬਨ ਸਰੋਤ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਉੱਚ-ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ (N2) ਨੂੰ n- ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਕਿਸਮ ਡੋਪਿੰਗ ਸਰੋਤ, ਅਤੇ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ (H2) ਨੂੰ ਪਤਲਾ ਗੈਸ ਅਤੇ ਕੈਰੀਅਰ ਗੈਸ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੀ ਤਾਪਮਾਨ ਸੀਮਾ 1 600 ~ 1 660 ℃ ਹੈ, ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦਾ ਦਬਾਅ 8×103 ~ 12×103 Pa ਹੈ, ਅਤੇ H2 ਕੈਰੀਅਰ ਗੈਸ ਵਹਾਅ ਦੀ ਦਰ 100～140 L/min ਹੈ।
1.3 ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਟੈਸਟਿੰਗ ਅਤੇ ਚਰਿੱਤਰੀਕਰਨ
ਫੁਰੀਅਰ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਸਪੈਕਟਰੋਮੀਟਰ (ਉਪਕਰਨ ਨਿਰਮਾਤਾ ਥਰਮਲਫਿਸ਼ਰ, ਮਾਡਲ iS50) ਅਤੇ ਮਰਕਰੀ ਪ੍ਰੋਬ ਕੰਸੈਂਟਰੇਸ਼ਨ ਟੈਸਟਰ (ਉਪਕਰਨ ਨਿਰਮਾਤਾ ਸੇਮੀਲਾਬ, ਮਾਡਲ 530L) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਮੋਟਾਈ ਅਤੇ ਡੋਪਿੰਗ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ ਦੇ ਮੱਧਮਾਨ ਅਤੇ ਵੰਡ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਣ ਲਈ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ; ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਵਿੱਚ ਹਰੇਕ ਬਿੰਦੂ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਅਤੇ ਡੋਪਿੰਗ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ 5 ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਕਿਨਾਰੇ ਨੂੰ ਹਟਾਉਣ ਦੇ ਨਾਲ ਵੇਫਰ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਵਿੱਚ 45° 'ਤੇ ਮੁੱਖ ਸੰਦਰਭ ਕਿਨਾਰੇ ਦੀ ਆਮ ਲਾਈਨ ਨੂੰ ਕੱਟਦੀ ਵਿਆਸ ਰੇਖਾ ਦੇ ਨਾਲ ਬਿੰਦੂਆਂ ਨੂੰ ਲੈ ਕੇ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਇੱਕ 150 ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਵੇਫਰ ਲਈ, ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਵਿਆਸ ਰੇਖਾ ਦੇ ਨਾਲ 9 ਪੁਆਇੰਟ ਲਏ ਗਏ ਸਨ (ਦੋ ਵਿਆਸ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਸਨ), ਅਤੇ ਇੱਕ 200 ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਵੇਫਰ ਲਈ, 21 ਪੁਆਇੰਟ ਲਏ ਗਏ ਸਨ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 2 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਇੱਕ ਪਰਮਾਣੂ ਬਲ ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪ (ਉਪਕਰਨ ਨਿਰਮਾਤਾ ਬਰੂਕਰ, ਮਾਡਲ ਡਾਇਮੇਂਸ਼ਨ ਆਈਕਨ) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਦੀ ਸਤਹ ਦੀ ਖੁਰਦਰੀ ਦੀ ਜਾਂਚ ਕਰਨ ਲਈ ਕੇਂਦਰ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ 30 μm × 30 μm ਖੇਤਰਾਂ ਅਤੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਦੇ ਕਿਨਾਰੇ ਖੇਤਰ (5 mm ਕਿਨਾਰੇ ਨੂੰ ਹਟਾਉਣ) ਲਈ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ; ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਦੇ ਨੁਕਸ ਇੱਕ ਸਤਹ ਨੁਕਸ ਟੈਸਟਰ (ਉਪਕਰਨ ਨਿਰਮਾਤਾ ਚੀਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ The 3D ਇਮੇਜਰ ਨੂੰ ਕੇਫੇਂਗੂਆ ਤੋਂ ਇੱਕ ਰਾਡਾਰ ਸੈਂਸਰ (ਮਾਡਲ ਮਾਰਸ 4410 ਪ੍ਰੋ) ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਇਆ ਗਿਆ ਸੀ।
ਪੋਸਟ ਟਾਈਮ: ਸਤੰਬਰ-04-2024