දැනට, SiC කර්මාන්තය 150 mm (අඟල් 6) සිට 200 mm (අඟල් 8) දක්වා පරිවර්තනය වෙමින් පවතී. කර්මාන්තයේ විශාල ප්‍රමාණයේ, උසස් තත්ත්වයේ SiC homoepitaxial වේෆර් සඳහා හදිසි ඉල්ලුම සපුරාලීම සඳහා, 150mm සහ 200mm4H-SiC homoepitaxial වේෆර්ස්වාධීනව සංවර්ධනය කරන ලද 200mm SiC epitaxial වර්ධන උපකරණ භාවිතයෙන් ගෘහස්ථ උපස්ථර මත සාර්ථකව සකස් කරන ලදී. 150mm සහ 200mm සඳහා සුදුසු homoepitaxial ක්‍රියාවලියක් සංවර්ධනය කරන ලද අතර, එහි epitaxial වර්ධන වේගය 60um/h ට වඩා වැඩි විය හැක. අධිවේගී epitaxy සපුරාලන අතර, epitaxial වේෆර් ගුණාත්මක භාවය විශිෂ්ටයි. 150 mm සහ 200 mm ඝණකම ඒකාකාරවSiC epitaxial වේෆර්1.5% ක් තුළ පාලනය කළ හැක, සාන්ද්‍රණ ඒකාකාරිත්වය 3% ට වඩා අඩුය, මාරාන්තික දෝෂ ඝනත්වය අංශු 0.3/cm2 ට වඩා අඩු වන අතර epitaxial මතුපිට රළුබව මූල මධ්‍යන්‍ය වර්ග Ra අගය 0.15nm ට වඩා අඩු වන අතර සියලුම මූලික ක්‍රියාවලි දර්ශක වන්නේ කර්මාන්තයේ උසස් මට්ටම.
සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC)තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක ද්රව්යවල නියෝජිතයන්ගෙන් එකකි. එය ඉහළ බිඳවැටීමේ ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය, විශිෂ්ට තාප සන්නායකතාවය, විශාල ඉලෙක්ට්‍රෝන සන්තෘප්ත ප්ලාවිත ප්‍රවේගය සහ ප්‍රබල විකිරණ ප්‍රතිරෝධයේ ලක්ෂණ ඇත. එය බල උපාංගවල බලශක්ති සැකසුම් ධාරිතාව විශාල ලෙස පුළුල් කර ඇති අතර ඉහළ බලය, කුඩා ප්‍රමාණය, ඉහළ උෂ්ණත්වය, ඉහළ විකිරණ සහ වෙනත් ආන්තික තත්වයන් සහිත උපාංග සඳහා ඊළඟ පරම්පරාවේ බලශක්ති ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල සේවා අවශ්යතා සපුරාලිය හැකිය. එය අවකාශය අඩු කිරීම, බලශක්ති පරිභෝජනය අඩු කිරීම සහ සිසිලන අවශ්යතා අඩු කළ හැකිය. එය නව බලශක්ති වාහන, දුම්රිය ප්‍රවාහනය, ස්මාර්ට් ජාල සහ අනෙකුත් ක්ෂේත්‍ර සඳහා විප්ලවීය වෙනස්කම් ගෙන ඇත. එබැවින්, සිලිකන් කාබයිඩ් අර්ධ සන්නායක, අධි බලැති ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල මීළඟ පරම්පරාවට නායකත්වය දෙන කදිම ද්‍රව්‍ය ලෙස පිළිගෙන ඇත. මෑත වසරවලදී, තෙවන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ සංවර්ධනය සඳහා ජාතික ප්‍රතිපත්තිමය සහයෝගයට ස්තූතිවන්ත වන අතර, 150 mm SiC උපාංග කර්මාන්ත පද්ධතියේ පර්යේෂණ සහ සංවර්ධනය සහ ඉදිකිරීම් චීනයේ මූලික වශයෙන් නිම කර ඇති අතර කාර්මික දාමයේ ආරක්ෂාව මූලික වශයෙන් සහතික කර ඇත. එබැවින්, කර්මාන්තයේ අවධානය ක්‍රමයෙන් වියදම් පාලනය සහ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම වෙත යොමු වී ඇත. වගුව 1 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, 150 mm හා සසඳන විට, 200 mm SiC හි ඉහළ දාර උපයෝගිතා අනුපාතයක් ඇති අතර, තනි වේෆර් චිප්ස් වල ප්‍රතිදානය 1.8 ගුණයකින් පමණ වැඩි කළ හැක. තාක්ෂණය පරිණත වූ පසු, තනි චිපයක නිෂ්පාදන පිරිවැය 30% කින් අඩු කළ හැකිය. මිලිමීටර් 200 ක තාක්ෂණික ප්‍රගතිය "පිරිවැය අඩු කිරීමේ සහ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීමේ" සෘජු මාධ්‍යයක් වන අතර, එය මගේ රටේ අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයට "සමාන්තරව" හෝ "ඊයම්" කිරීමට යතුර ද වේ.
Si උපාංග ක්‍රියාවලියට වඩා වෙනස්,SiC අර්ධ සන්නායක බල උපාංගඒවා සියල්ලම සකස් කර මුල්ගල ලෙස epitaxial ස්ථරවලින් සකස් කර ඇත. Epitaxial වේෆර් යනු SiC බල උපාංග සඳහා අත්‍යවශ්‍ය මූලික ද්‍රව්‍ය වේ. epitaxial ස්ථරයේ ගුණාත්මක භාවය සෘජුවම උපාංගයේ අස්වැන්න තීරණය කරයි, එහි පිරිවැය චිප් නිෂ්පාදන පිරිවැයෙන් 20% ක් වේ. එබැවින්, epitaxial වර්ධනය යනු SiC බල උපාංගවල අත්‍යවශ්‍ය අතරමැදි සම්බන්ධකයකි. epitaxial ක්රියාවලිය මට්ටමේ ඉහළ සීමාව epitaxial උපකරණ මගින් තීරණය කරනු ලැබේ. වර්තමානයේ, චීනයේ 150mm SiC epitaxial උපකරණවල දේශීයකරණ උපාධිය සාපේක්ෂව ඉහළ මට්ටමක පවතී, නමුත් 200mm හි සමස්ත පිරිසැලසුම ජාත්‍යන්තර මට්ටමට වඩා පසුගාමී වේ. එබැවින්, දේශීය තෙවන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ දියුණුව සඳහා විශාල ප්‍රමාණයේ, උසස් තත්ත්වයේ epitaxial ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනයේ හදිසි අවශ්යතා සහ බාධක ගැටළු විසඳීම සඳහා, මෙම ලිපියෙන් මගේ රටෙහි සාර්ථකව සංවර්ධනය කරන ලද 200 mm SiC epitaxial උපකරණ හඳුන්වා දෙනු ලැබේ. සහ epitaxial ක්රියාවලිය අධ්යයනය කරයි. ක්‍රියාවලි උෂ්ණත්වය, වාහක වායු ප්රවාහ අනුපාතය, C/Si අනුපාතය යනාදී ක්‍රියාවලි පරාමිතීන් ප්‍රශස්ත කිරීම මගින්, සාන්ද්‍රණ ඒකාකාරිත්වය <3%, ඝනකම ඒකාකාර නොවන බව <1.5%, රළුබව Ra <0.2 nm සහ මාරක දෝෂ ඝනත්වය <0.3 ධාන්ය /cm2 150 mm සහ 200 mm SiC epitaxial වේෆර් සමඟ ස්වාධීනව සංවර්ධනය කරන ලද 200 mm සිලිකන් කාබයිඩ් epitaxial උදුන ලබා ගනී. උපකරණ ක්‍රියාවලි මට්ටමට උසස් තත්ත්වයේ SiC බල උපාංග සැකසීමේ අවශ්යතා සපුරාලිය හැකිය.
1 අත්හදා බැලීම
1.1 මූලධර්මයSiC epitaxialක්රියාවලිය
4H-SiC homoepitaxial වර්ධන ක්‍රියාවලියට ප්‍රධාන වශයෙන් ප්‍රධාන පියවර 2ක් ඇතුළත් වේ, එනම්, 4H-SiC උපස්ථරයේ ඉහළ-උෂ්ණත්වය ස්ථානගතව කැටයම් කිරීම සහ සමජාතීය රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේ ක්‍රියාවලියයි. උපස්ථරය ස්ථානීය කැටයම් කිරීමේ ප්‍රධාන අරමුණ වන්නේ වේෆර් ඔප දැමීමෙන් පසු උපස්ථරයේ උප මතුපිට හානිය ඉවත් කිරීම, අවශේෂ ඔප දැමීමේ ද්‍රව, අංශු සහ ඔක්සයිඩ් තට්ටුවක් වන අතර, උපස්ථර මතුපිට නිත්‍ය පරමාණුක පියවර ව්‍යුහයක් කැටයම් කිරීමෙන් සෑදිය හැක. ස්ථානීය කැටයම් කිරීම සාමාන්යයෙන් හයිඩ්රජන් වායුගෝලයේ සිදු කෙරේ. සත්‍ය ක්‍රියාවලි අවශ්යතා අනුව, හයිඩ්රජන් ක්ලෝරයිඩ්, ප්‍රොපේන්, එතිලීන් හෝ සිලේන් වැනි අමතර වායු කුඩා ප්‍රමාණයක් ද එකතු කළ හැක. ස්ථානීය හයිඩ්රජන් කැටයම් කිරීමේ උෂ්ණත්වය සාමාන්යයෙන් 1 600 ℃ ට වඩා වැඩි වන අතර ප්රතික්රියා කුටියේ පීඩනය සාමාන්යයෙන් 2×104 Pa ට අඩුවෙන් පාලනය වේ.
උපස්ථර මතුපිට ස්ථානගත කැටයම් මගින් සක්‍රිය කිරීමෙන් පසුව, එය ඉහළ-උෂ්ණත්ව රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේ ක්‍රියාවලියට ඇතුල් වේ, එනම්, වර්ධන ප්‍රභවය (එතිලීන්/ප්‍රොපේන්, TCS/silane වැනි), මාත්‍රණ ප්‍රභවය (n-වර්ගය මාත්‍රණ ප්‍රභව නයිට්‍රජන් , p-type doping source TMAl), සහ හයිඩ්රජන් ක්ලෝරයිඩ් වැනි සහායක වායුව a හරහා ප්රතික්රියා කුටියට ප්‍රවාහනය කෙරේ. වාහක වායුවේ විශාල ප්රවාහය (සාමාන්යයෙන් හයිඩ්රජන්). වායුව අධි-උෂ්ණත්ව ප්රතික්රියා කුටියේ ප්රතික්රියා කිරීමෙන් පසුව, පූර්වගාමියාගේ කොටසක් රසායනිකව ප්රතික්රියා කර වේෆර් මතුපිටට අවශෝෂණය කරයි, සහ නිශ්චිත මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණයක්, නිශ්චිත thickness ණකම සහ ඉහළ ගුණාත්මක භාවයක් සහිත තනි-ස්ඵටික සමජාතීය 4H-SiC epitaxial ස්ථරයක් සාදනු ලැබේ. තනි-ස්ඵටික 4H-SiC උපස්ථරය අච්චුවක් ලෙස භාවිතා කරමින් උපස්ථර මතුපිට. වසර ගණනාවක තාක්ෂණික ගවේෂණයෙන් පසුව, 4H-SiC homoepitaxial තාක්ෂණය මූලික වශයෙන් පරිණත වී ඇති අතර එය කාර්මික නිෂ්පාදනයේ බහුලව භාවිතා වේ. ලෝකයේ බහුලව භාවිතා වන 4H-SiC homoepitaxial තාක්ෂණයට සාමාන්‍ය ලක්ෂණ දෙකක් ඇත:
(1) අක්ෂය (<0001> ස්ඵටික තලයට සාපේක්ෂව, <11-20> ස්ඵටික දිශාවට) ආනත කැපුම් උපස්ථරයක් අච්චුවක් ලෙස භාවිතා කිරීම, අපිරිසිදු නොවන ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් තනි-ස්ඵටික 4H-SiC epitaxial ස්ථරයකි. පියවර-ප්රවාහ වර්ධන මාදිලියේ ස්වරූපයෙන් උපස්ථරය මත තැන්පත් කර ඇත. මුල් 4H-SiC homoepitaxial වර්ධනය ධනාත්මක ස්ඵටික උපස්ථරයක්, එනම් <0001> Si තලය වර්ධනය සඳහා භාවිතා කරන ලදී. ධනාත්මක ස්ඵටික උපස්ථරයේ මතුපිට පරමාණුක පියවරවල ඝනත්වය අඩු වන අතර ටෙරස් පුළුල් වේ. 3C ස්ඵටික SiC (3C-SiC) සෑදීම සඳහා epitaxy ක්රියාවලිය තුළ ද්විමාන න්යෂ්ටික වර්ධනයක් සිදු වේ. අක්ෂය කපා හැරීමෙන්, 4H-SiC <0001> උපස්ථරයේ මතුපිටට අධි-ඝනත්ව, පටු ටෙරස් පළල පරමාණුක පියවර හඳුන්වා දිය හැකි අතර, adsorbed පූර්වගාමියාට මතුපිට විසරණය හරහා සාපේක්ෂව අඩු පෘෂ්ඨීය ශක්තියක් සහිත පරමාණුක පියවර ස්ථානයට ඵලදායී ලෙස ළඟා විය හැක. . පියවරේදී, පූර්වගාමියා පරමාණු/අණුක කාණ්ඩ බන්ධන ස්ථානය අද්විතීය වේ, එබැවින් පියවර ප්රවාහ වර්ධන මාදිලියේදී, epitaxial ස්ථරයට උපස්ථරයේ Si-C ද්විත්ව පරමාණුක ස්ථර ස්ටැකිං අනුපිළිවෙල පරිපූර්ණ ලෙස උරුම කර ගත හැකි අතර එකම ස්ඵටිකයක් සහිත තනි ස්ඵටිකයක් සාදයි. උපස්ථරය ලෙස අදියර.
(2) ක්ලෝරීන් අඩංගු සිලිකන් ප්‍රභවයක් හඳුන්වා දීමෙන් අධිවේගී එපිටාක්සියල් වර්ධනයක් ලබා ගනී. සාම්ප්‍රදායික SiC රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේ පද්ධතිවල, සිලේන් සහ ප්‍රොපේන් (හෝ එතිලීන්) ප්‍රධාන වර්ධන ප්‍රභවයන් වේ. වර්ධන ප්‍රභව ප්රවාහ අනුපාතය වැඩි කිරීමෙන් වර්ධන වේගය වැඩි කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, සිලිකන් සංරචකයේ සමතුලිත අර්ධ පීඩනය අඛණ්ඩව වැඩි වන බැවින්, සමජාතීය වායු අවධි න්යෂ්ටිය මගින් සිලිකන් පොකුරු සෑදීම පහසු වන අතර එමඟින් උපයෝගිතා අනුපාතය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වේ. සිලිකන් මූලාශ්රය. සිලිකන් පොකුරු සෑදීම මගින් epitaxial වර්ධන වේගය වැඩි දියුණු කිරීම බෙහෙවින් සීමා කරයි. ඒ අතරම, සිලිකන් පොකුරු පියවර ප්රවාහ වර්ධනයට බාධා කළ හැකි අතර දෝෂ න්යෂ්ටිය ඇති කරයි. සමජාතීය වායු අවධි න්යෂ්ටිය වැළැක්වීම සහ එපිටාක්සියල් වර්ධන වේගය වැඩි කිරීම සඳහා, ක්ලෝරීන් මත පදනම් වූ සිලිකන් ප්‍රභවයන් හඳුන්වාදීම දැනට 4H-SiC හි epitaxial වර්ධන වේගය වැඩි කිරීමේ ප්‍රධාන ධාරාවේ ක්‍රමය වේ.
1.2 200 mm (අඟල් 8) SiC epitaxial උපකරණ සහ ක්රියාවලිය කොන්දේසි
මෙම ලිපියේ විස්තර කර ඇති පරීක්ෂණ සියල්ලම 48 වැනි චීන ඉලෙක්ට්‍රොනික් තාක්ෂණ සමූහ සංස්ථාව විසින් ස්වාධීනව සංවර්ධනය කරන ලද 150/200 mm (6/8-අඟල්) අනුකූල මොනොලිතික් තිරස් උණුසුම් බිත්ති SiC epitaxial උපකරණ මත සිදු කරන ලදී. epitaxial උදුන සම්පූර්ණයෙන්ම ස්වයංක්‍රීය වේෆර් පැටවීම සහ බෑම සඳහා සහය දක්වයි. රූප සටහන 1 යනු epitaxial උපකරණවල ප්රතික්රියා කුටියේ අභ්යන්තර ව්යුහයේ ක්රමානුරූප රූප සටහනකි. රූප සටහන 1 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ප්රතික්රියා කුටියේ පිටත බිත්තිය ජල සිසිලන අන්තර් ස්ථරයක් සහිත ක්වාර්ට්ස් සීනුවක් වන අතර සීනුව අභ්‍යන්තරය තාප පරිවාරක කාබන් ෆීල්ට්, ඉහළ සංශුද්ධතාවයෙන් සමන්විත අධි-උෂ්ණත්ව ප්රතික්රියා කුටියකි. විශේෂ මිනිරන් කුහරය, මිනිරන් වායුව පාවෙන භ්‍රමණය වන පදනම යනාදිය සම්පූර්ණ ක්වාර්ට්ස් සීනුව සිලින්ඩරාකාරයකින් ආවරණය කර ඇත. ප්‍රේරක දඟරය, සහ සීනුව තුළ ඇති ප්රතික්රියා කුටිය මධ්‍යම සංඛ්‍යාත ප්‍රේරක බල සැපයුමකින් විද්‍යුත් චුම්භක ලෙස රත් වේ. රූප සටහන 1 (b) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, වාහක වායුව, ප්රතික්රියා වායුව සහ මාත්‍රණ වායුව සියල්ල වේෆර් මතුපිට හරහා ප්රතික්රියා කුටියේ ඉහළ සිට ප්රතික්රියා කුටියේ පහළට තිරස් ලැමිනර් ප්‍රවාහයක් හරහා ගලා යන අතර වලිගයෙන් මුදා හරිනු ලැබේ. ගෑස් අවසානය. වේෆරය තුළ ඇති අනුකූලතාව සහතික කිරීම සඳහා, වායු පාවෙන පදනම මගින් ගෙන යන වේෆරය ක්‍රියාවලියේදී සෑම විටම භ්‍රමණය වේ.
අත්හදා බැලීමේදී භාවිතා කරන ලද උපස්ථරය වාණිජමය 150 mm, 200 mm (අඟල් 6, අඟල් 8) <1120> දිශාව 4° off-angle සන්නායක n-type 4H-SiC ද්විත්ව ඒකපාර්ශ්වික ඔප දැමූ SiC උපස්ථරයක් Shanxi Shuoke Crystal විසින් නිෂ්පාදනය කරන ලදී. ට්‍රයික්ලෝරෝසිලේන් (SiHCl3, TCS) සහ එතිලීන් (C2H4) ක්‍රියාවලි අත්හදා බැලීමේ ප්‍රධාන වර්ධන ප්‍රභවයන් ලෙස භාවිතා කරන අතර, TCS සහ C2H4 පිළිවෙලින් සිලිකන් ප්‍රභවය සහ කාබන් ප්‍රභවය ලෙස භාවිතා කරයි, ඉහළ සංශුද්ධතාවය නයිට්‍රජන් (N2) n- ලෙස භාවිතා කරයි. උත්තේජක ප්‍රභවය වර්ගය, සහ හයිඩ්රජන් (H2) තනුක වායුව සහ වාහක වායුව ලෙස භාවිතා කරයි. epitaxial ක්‍රියාවලියේ උෂ්ණත්ව පරාසය 1 600 ~1 660 ℃, ක්‍රියාවලි පීඩනය 8×103 ~12×103 Pa, H2 වාහක වායු ප්රවාහ අනුපාතය 100～140 L/min වේ.
1.3 Epitaxial වේෆර් පරීක්ෂාව සහ ගුනාංගීකරනය
ෆූරියර් අධෝරක්ත වර්ණාවලීක්ෂය (උපකරණ නිෂ්පාදක Thermalfisher, ආකෘතිය iS50) සහ රසදිය පරීක්ෂණ සාන්ද්‍රණ පරීක්ෂක (උපකරණ නිෂ්පාදක Semilab, මාදිලිය 530L) epitaxial ස්ථර ඝනකම සහ මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණයේ මධ්‍යන්‍ය සහ ව්‍යාප්තිය සංලක්ෂිත කිරීමට භාවිතා කරන ලදී; එපිටාක්සියල් ස්ථරයේ එක් එක් ලක්ෂ්‍යයේ ඝනකම සහ මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය තීරණය කරනු ලැබුවේ 5 mm දාරය ඉවත් කිරීමත් සමඟ වේෆරයේ මධ්‍යයේ 45 ° දී ප්‍රධාන යොමු දාරයේ සාමාන්‍ය රේඛාව ඡේදනය වන විෂ්කම්භය රේඛාව ඔස්සේ ලකුණු ලබා ගැනීමෙනි. මිලිමීටර් 150 වේෆරයක් සඳහා, තනි විෂ්කම්භය රේඛාවක් දිගේ ලකුණු 9ක් ගන්නා ලදී (විෂ්කම්භය දෙකක් එකිනෙකට ලම්බක විය), සහ මිලිමීටර් 200 වේෆරයක් සඳහා ලකුණු 21ක් ගන්නා ලදී, රූපය 2 හි පෙන්වා ඇත. පරමාණුක බල අන්වීක්ෂයක් (උපකරණ නිෂ්පාදකයා Bruker, model Dimension Icon) මධ්‍ය ප්‍රදේශයේ සහ දාර ප්‍රදේශයේ (5 mm දාරය) 30 μm×30 μm ප්‍රදේශ තෝරා ගැනීමට භාවිතා කරන ලදී. ඉවත් කිරීම) epitaxial ස්ථරයේ මතුපිට රළුබව පරීක්ෂා කිරීම සඳහා epitaxial වේෆර්; එපිටාක්සියල් ස්ථරයේ දෝෂ මනිනු ලැබුවේ පෘෂ්ඨීය දෝෂ පරීක්ෂකයක් භාවිතයෙන් (උපකරණ නිෂ්පාදක චයිනා ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් ත්‍රිමාණ රූපකය කේෆෙන්ගුවා වෙතින් රේඩාර් සංවේදකයක් (මාස් 4410 ප්‍රෝ ආකෘතිය) මගින් සංලක්ෂිත විය.
පසු කාලය: සැප්-04-2024