2 Rezultatet eksperimentale dhe diskutimi
2.1Shtresa epitaksialetrashësia dhe uniformiteti
Trashësia e shtresës epitaksiale, përqendrimi i dopingut dhe uniformiteti janë një nga treguesit kryesorë për të gjykuar cilësinë e vaferave epitaksiale. Trashësia e kontrollueshme me saktësi, përqendrimi i dopingut dhe uniformiteti brenda vaferit janë çelësi për të siguruar performancën dhe qëndrueshmërinë ePajisjet e fuqisë SiC, dhe trashësia e shtresës epitaksiale dhe uniformiteti i përqendrimit të dopingut janë gjithashtu baza të rëndësishme për matjen e aftësisë së procesit të pajisjeve epitaksiale.
Figura 3 tregon uniformitetin e trashësisë dhe kurbën e shpërndarjes prej 150 mm dhe 200 mmVafera epitaksiale SiC. Nga figura mund të shihet se kurba e shpërndarjes së trashësisë së shtresës epitaksiale është simetrike në lidhje me pikën qendrore të vaferit. Koha e procesit epitaksial është 600 sekonda, trashësia mesatare e shtresës epitaksiale të vaferës epitaksiale 150 mm është 10.89 um dhe uniformiteti i trashësisë është 1.05%. Nga llogaritja, shkalla e rritjes epitaksiale është 65.3 um/h, që është një nivel tipik i procesit epitaksial të shpejtë. Në të njëjtën kohë të procesit epitaksial, trashësia e shtresës epitaksiale të vaferës epitaksiale 200 mm është 10,10 um, uniformiteti i trashësisë është brenda 1,36%, dhe shkalla e përgjithshme e rritjes është 60,60 um/h, që është pak më e ulët se rritja epitaksiale 150 mm norma. Kjo është për shkak se ka humbje të dukshme gjatë rrugës kur burimi i silikonit dhe burimi i karbonit rrjedhin nga rrjedha e sipërme e dhomës së reagimit përmes sipërfaqes së vaferit në rrjedhën e poshtme të dhomës së reagimit, dhe zona e vaferës 200 mm është më e madhe se 150 mm. Gazi rrjedh nëpër sipërfaqen e vaferës 200 mm për një distancë më të gjatë dhe gazi burimor i konsumuar gjatë rrugës është më i madh. Me kusht që vafera të vazhdojë të rrotullohet, trashësia e përgjithshme e shtresës epitaksiale është më e hollë, kështu që ritmi i rritjes është më i ngadalshëm. Në përgjithësi, uniformiteti i trashësisë së vaferave epitaksiale 150 mm dhe 200 mm është i shkëlqyeshëm dhe aftësia përpunuese e pajisjes mund të plotësojë kërkesat e pajisjeve me cilësi të lartë.
2.2 Përqendrimi dhe uniformiteti i dopingut të shtresës epitaksiale
Figura 4 tregon uniformitetin e përqendrimit të dopingut dhe shpërndarjen e kurbës prej 150 mm dhe 200 mmVafera epitaksiale SiC. Siç shihet nga figura, kurba e shpërndarjes së përqendrimit në vaferën epitaksiale ka simetri të dukshme në lidhje me qendrën e vaferës. Uniformiteti i përqendrimit të dopingut të shtresave epitaksiale 150 mm dhe 200 mm është përkatësisht 2.80% dhe 2.66%, që mund të kontrollohet brenda 3%, që është një nivel i shkëlqyer për pajisje të ngjashme ndërkombëtare. Kurba e përqendrimit të dopingut të shtresës epitaksiale shpërndahet në një formë "W" përgjatë drejtimit të diametrit, i cili përcaktohet kryesisht nga fusha e rrjedhës së furrës epitaksiale horizontale me mur të nxehtë, sepse drejtimi i rrjedhës së ajrit të furrës së rritjes epitaksiale të rrjedhës së ajrit horizontal është nga fundi i hyrjes së ajrit (në rrjedhën e sipërme) dhe rrjedh nga fundi i rrjedhës së poshtme në mënyrë laminare përmes sipërfaqes së vaferës; sepse shkalla e "shterrimit përgjatë rrugës" e burimit të karbonit (C2H4) është më e lartë se ajo e burimit të silikonit (TCS), kur vaferi rrotullohet, C/Si aktuale në sipërfaqen e vaferit zvogëlohet gradualisht nga skaji në qendra (burimi i karbonit në qendër është më pak), sipas "teorisë së pozicionit konkurrues" të C dhe N, përqendrimi i dopingut në qendër të vaferit zvogëlohet gradualisht drejt skajit, në për të përftuar uniformitet të shkëlqyer të përqendrimit, skaji N2 shtohet si kompensim gjatë procesit epitaksial për të ngadalësuar uljen e përqendrimit të dopingut nga qendra në skaj, në mënyrë që kurba përfundimtare e përqendrimit të dopingut të paraqesë një formë "W".
2.3 Defektet e shtresës epitaksiale
Përveç trashësisë dhe përqendrimit të dopingut, niveli i kontrollit të defektit të shtresës epitaksiale është gjithashtu një parametër thelbësor për matjen e cilësisë së vaferave epitaksiale dhe një tregues i rëndësishëm i aftësisë së procesit të pajisjeve epitaksiale. Megjithëse SBD dhe MOSFET kanë kërkesa të ndryshme për defekte, defektet më të dukshme morfologjike sipërfaqësore si defektet e rënies, defektet e trekëndëshit, defektet e karotës, defektet e kometës, etj. përcaktohen si defekte vrasëse të pajisjeve SBD dhe MOSFET. Probabiliteti i dështimit të çipave që përmbajnë këto defekte është i lartë, kështu që kontrolli i numrit të defekteve vrasëse është jashtëzakonisht i rëndësishëm për përmirësimin e rendimentit të çipave dhe uljen e kostove. Figura 5 tregon shpërndarjen e defekteve vrasëse të vaferave epitaksiale SiC 150 mm dhe 200 mm. Me kusht që të mos ketë çekuilibër të dukshëm në raportin C/Si, defektet e karotës dhe defektet e kometës mund të eliminohen në thelb, ndërsa defektet në rënie dhe defektet e trekëndëshit lidhen me kontrollin e pastërtisë gjatë funksionimit të pajisjeve epitaksiale, nivelin e papastërtisë së grafitit. pjesët në dhomën e reaksionit dhe cilësinë e substratit. Nga tabela 2, mund të shihet se densiteti i defektit vrasës prej vaferash epitaksiale 150 mm dhe 200 mm mund të kontrollohet brenda 0.3 grimcave/cm2, që është një nivel i shkëlqyer për të njëjtin lloj pajisje. Niveli i kontrollit të densitetit të defektit fatal i vaferës epitaksiale 150 mm është më i mirë se ai i vaferës epitaksiale 200 mm. Kjo për shkak se procesi i përgatitjes së nënshtresës prej 150 mm është më i pjekur se ai i 200 mm, cilësia e nënshtresës është më e mirë dhe niveli i kontrollit të papastërtive të dhomës së reagimit të grafitit 150 mm është më i mirë.
2.4 Vrazhdësi epitaksiale e sipërfaqes së vaferës
Figura 6 tregon imazhet AFM të sipërfaqes së vaferave epitaksiale SiC 150 mm dhe 200 mm. Nga figura mund të shihet se vrazhdësia mesatare katrore e rrënjës së sipërfaqes Ra e vaferave epitaksiale 150 mm dhe 200 mm është përkatësisht 0,129 nm dhe 0,113 nm, dhe sipërfaqja e shtresës epitaksiale është e lëmuar pa fenomen të dukshëm të grumbullimit makro-hap. Ky fenomen tregon se rritja e shtresës epitaksiale ruan gjithmonë mënyrën e rritjes së rrjedhës së hapit gjatë gjithë procesit epitaksial dhe nuk ndodh asnjë grumbullim hapash. Mund të shihet se duke përdorur procesin e optimizuar të rritjes epitaksiale, mund të përftohen shtresa epitaksiale të lëmuara në nënshtresa me kënd të ulët 150 mm dhe 200 mm.
3 Përfundim
Vaferat epitaksiale homogjene 150 mm dhe 200 mm 4H-SiC u përgatitën me sukses në nënshtresa shtëpiake duke përdorur pajisjen e vetë-zhvilluar të rritjes epitaksiale SiC 200 mm dhe u zhvillua procesi epitaksial homogjen i përshtatshëm për 150 mm dhe 200 mm. Shpejtësia e rritjes epitaksiale mund të jetë më e madhe se 60 μm/h. Ndërsa plotëson kërkesat e epitaksisë me shpejtësi të lartë, cilësia e vaferës epitaksiale është e shkëlqyer. Uniformiteti i trashësisë së vaferave epitaksiale SiC 150 mm dhe 200 mm mund të kontrollohet brenda 1.5%, uniformiteti i përqendrimit është më pak se 3%, densiteti i defektit fatal është më pak se 0.3 grimca/cm2 dhe rrënja e vrazhdësisë së sipërfaqes epitaksiale mesatare katrore Ra është më pak se 0,15 nm. Treguesit kryesorë të procesit të vaferave epitaksiale janë në nivelin e avancuar në industri.
Burimi: Pajisjet Speciale të Industrisë Elektronike
Autor: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(Instituti i 48-të i Kërkimit të Korporatës së Grupit të Teknologjisë Elektronike të Kinës, Changsha, Hunan 410111)
Koha e postimit: Shtator-04-2024