2 Експериментални резултати и дискусија
2.1Епитаксијални слојдебљина и уједначеност
Дебљина епитаксијалног слоја, концентрација допинга и униформност су један од кључних индикатора за процену квалитета епитаксијалних плочица. Дебљина која се прецизно контролише, концентрација допинга и униформност унутар плочице су кључ за обезбеђивање перформанси и конзистентностиСиЦ енергетски уређаји, а дебљина епитаксијалног слоја и униформност концентрације допинга су такође важне основе за мерење процесне способности епитаксијалне опреме.
Слика 3 приказује уједначеност дебљине и криву расподеле од 150 мм и 200 ммСиЦ епитаксијалне плочице. Са слике се може видети да је крива расподеле дебљине епитаксијалног слоја симетрична у односу на централну тачку плочице. Време епитаксијалног процеса је 600с, просечна дебљина епитаксијалног слоја епитаксијалне плочице од 150мм је 10,89 ум, а уједначеност дебљине је 1,05%. Према прорачуну, стопа раста епитаксија је 65,3 ум/х, што је типичан ниво брзог епитаксијалног процеса. Под истим временом епитаксијалног процеса, дебљина епитаксијалног слоја епитаксијалне плочице од 200 мм је 10,10 ум, уједначеност дебљине је унутар 1,36%, а укупна стопа раста је 60,60 ум/х, што је нешто ниже од епитаксијалног раста од 150 мм стопа. То је зато што постоји очигледан губитак на путу када извор силицијума и извор угљеника теку од узводно од реакционе коморе кроз површину плочице до низводно од реакционе коморе, а површина плочице од 200 мм је већа од 150 мм. Гас протиче кроз површину плочице од 200 мм на већој удаљености, а изворног гаса који се троши на путу је више. Под условом да се плочица стално ротира, укупна дебљина епитаксијалног слоја је тања, па је и брзина раста спорија. Све у свему, уједначеност дебљине епитаксијалних плочица од 150 мм и 200 мм је одлична, а процесна способност опреме може задовољити захтеве висококвалитетних уређаја.
2.2 Концентрација допинга и униформност епитаксијалног слоја
Слика 4 приказује уједначеност концентрације допинга и дистрибуцију криве од 150 мм и 200 ммСиЦ епитаксијалне плочице. Као што се може видети са слике, крива расподеле концентрације на епитаксијалној плочици има очигледну симетрију у односу на центар плочице. Уједначеност концентрације допинга у епитаксијалним слојевима од 150 мм и 200 мм је 2,80% и 2,66% респективно, што се може контролисати унутар 3%, што је одличан ниво за сличну међународну опрему. Крива концентрације допинга епитаксијалног слоја је распоређена у облику "В" дуж смера пречника, који је углавном одређен пољем струјања епитаксијалне пећи са хоризонталним врућим зидом, јер је смер струјања ваздуха у пећи за епитаксијални раст хоризонталног тока ваздуха од крај улаза за ваздух (узводно) и тече са доњег краја на ламинаран начин кроз површину плочице; јер је стопа "успутног исцрпљивања" извора угљеника (Ц2Х4) већа од оне код извора силицијума (ТЦС), када се плочица ротира, стварни Ц/Си на површини плочице постепено се смањује од ивице до центар (извор угљеника у центру је мањи), према „теорији конкурентске позиције“ Ц и Н, концентрација допинга у центру плочице постепено опада према ивици, у да би се постигла одлична униформност концентрације, ивица Н2 се додаје као компензација током епитаксијалног процеса да би се успорило смањење концентрације допинга од центра до ивице, тако да коначна крива концентрације допинга представља "В" облик.
2.3 Дефекти епитаксијалног слоја
Поред дебљине и концентрације допинга, ниво контроле дефекта епитаксијалног слоја је такође кључни параметар за мерење квалитета епитаксијалних плочица и важан показатељ процесне способности епитаксијалне опреме. Иако СБД и МОСФЕТ имају различите захтеве за дефекте, очигледнији дефекти површинске морфологије као што су дефекти пада, дефекти троугла, дефекти шаргарепе, дефекти комете, итд., дефинисани су као дефекти убице СБД и МОСФЕТ уређаја. Вероватноћа квара чипова који садрже ове дефекте је велика, тако да је контрола броја дефекта убица изузетно важна за побољшање приноса чипова и смањење трошкова. На слици 5 приказана је дистрибуција убилачких дефеката 150 мм и 200 мм СиЦ епитаксијалних плочица. Под условом да не постоји очигледан дисбаланс у односу Ц/Си, дефекти шаргарепе и дефекти комете могу се у основи елиминисати, док се дефекти пада и троуглови односе на контролу чистоће током рада епитаксијалне опреме, ниво нечистоће графита. делова у реакционој комори и квалитет супстрата. Из табеле 2 се може видети да се густина дефекта убице од 150 мм и 200 мм епитаксијалне плочице може контролисати у оквиру 0,3 честице/цм2, што је одличан ниво за исту врсту опреме. Ниво контроле густине фаталних дефеката код епитаксијалне плочице од 150 мм је бољи него код епитаксијалне плочице од 200 мм. То је зато што је процес припреме супстрата од 150 мм зрелији од оног од 200 мм, квалитет подлоге је бољи, а ниво контроле нечистоћа у реакционој комори графита од 150 мм је бољи.
2.4 Епитаксијална храпавост површине плочице
Слика 6 приказује АФМ слике површине епитаксијалних плоча од 150 мм и 200 мм СиЦ. Са слике се може видети да је средња квадратна храпавост површине Ра од 150 мм и 200 мм епитаксијалне плочице 0,129 нм и 0,113 нм респективно, а површина епитаксијалног слоја је глатка без очигледне појаве макро-степена агрегације. Овај феномен показује да раст епитаксијалног слоја увек одржава режим раста тока корака током читавог епитаксијалног процеса и не долази до степенасте агрегације. Може се видети да се коришћењем оптимизованог процеса епитаксијалног раста могу добити глатки епитаксијални слојеви на подлогама са малим углом од 150 мм и 200 мм.
3 Закључак
Хомогене епитаксијалне плочице од 150 мм и 200 мм 4Х-СиЦ успешно су припремљене на домаћим супстратима коришћењем саморазвијене опреме за епитаксијални раст од 200 мм СиЦ и развијен је хомогени епитаксијални процес погодан за 150 мм и 200 мм. Брзина епитаксијалног раста може бити већа од 60 μм/х. Иако испуњава захтеве за брзу епитаксију, квалитет епитаксијалне плочице је одличан. Уједначеност дебљине епитаксијалних плочица од 150 мм и 200 мм СиЦ може се контролисати унутар 1,5%, уједначеност концентрације је мања од 3%, густина фаталних дефекта је мања од 0,3 честица/цм2, а средњи квадратни корен епитаксијалне површине Ра је мањи од 0,15 нм. Основни индикатори процеса епитаксијалних плочица су на напредном нивоу у индустрији.
Извор: Специјална опрема електронске индустрије
Аутор: Ксие Тианле, Ли Пинг, Ианг Иу, Гонг Ксиаолианг, Ба Саи, Цхен Гуокин, Ван Схенгкианг
(48. истраживачки институт Цхина Елецтроницс Тецхнологи Гроуп Цорпоратион, Чангша, Хунан 410111)
Време поста: Сеп-04-2024