Hajoale, indasteri ea SiC e fetoha ho tloha ho 150 mm (6 inches) ho ea ho 200 mm (8 inches). E le ho fihlela tlhokahalo e potlakileng ea liphaephe tsa SiC homoepitaxial tsa boholo bo boholo, tsa boleng bo holimo indastering, 150mm le 200mm.4H-SiC homoepitaxial wafersli ile tsa lokisoa ka katleho holim'a li-substrates tsa malapeng ho sebelisoa lisebelisoa tse ikemetseng tsa 200mm SiC epitaxial kgolo. Ts'ebetso ea homoepitaxial e loketseng 150mm le 200mm e ile ea ntlafatsoa, moo tekanyo ea ho hōla ha epitaxial e ka bang kholo ho feta 60um / h. Ha u ntse u kopana le epitaxy ea lebelo le holimo, boleng ba epitaxial wafer bo ntle haholo. Botenya bo tšoanang ke 150 mm le 200 mmSiC epitaxial waferse ka laoloa ka hare ho 1.5%, ho lumellana ha mahloriso ho ka tlaase ho 3%, sekhahla se bolaeang se ka tlaase ho 0.3 particles / cm2, 'me epitaxial surface roughness root mean square Ra e ka tlaase ho 0.15nm,' me matšoao ohle a mantlha a ts'ebetso a teng. boemo bo tsoetseng pele ba indasteri.
Silicon Carbide (SiC)ke e mong oa baemeli ba lisebelisoa tsa semiconductor tsa moloko oa boraro. E na le litšoaneleho tsa matla a masimong a ho robeha haholo, conductivity e ntle ea mocheso, lebelo le leholo la elektrone saturation drift velocity, le ho hanyetsa mahlaseli a matla. E atolositse haholo matla a ho sebetsana le matla a lisebelisoa tsa matla 'me e ka finyella litlhoko tsa tšebeletso ea moloko o latelang oa lisebelisoa tsa elektronike tsa matla bakeng sa lisebelisoa tse nang le matla a maholo, boholo bo fokolang, mocheso o phahameng, mahlaseli a kotsi le maemo a mang a feteletseng. E ka fokotsa sebaka, ea fokotsa tšebeliso ea matla le ho fokotsa litlhoko tsa ho pholisa. E tlisitse liphetoho tsa phetoho likoloing tse ncha tsa matla, lipalangoang tsa literene, li-grid tse bohlale le mafapha a mang. Ka hona, li-semiconductors tsa silicon carbide li se li nkoa e le lisebelisoa tse loketseng tse tla lebisa molokong o latelang oa lisebelisoa tsa elektronike tse matla haholo. Lilemong tsa morao tjena, ka lebaka la tšehetso ea leano la naha bakeng sa nts'etsopele ea indasteri ea li-semiconductor ea moloko oa boraro, lipatlisiso le nts'etsopele le kaho ea tsamaiso ea lisebelisoa tsa 150 mm SiC e se e phethetsoe Chaena, 'me ts'ireletso ea ketane ea indasteri e se e phethehile. e tiisitsoe ka botlalo. Ka hona, sepheo sa indasteri se fetohile butle-butle ho laola litšenyehelo le ntlafatso ea katleho. Joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Lethathamo la 1, ha le bapisoa le 150 mm, 200 mm SiC e na le sekhahla se phahameng sa tšebeliso, 'me tlhahiso ea li-wafer chips e ka eketsoa ka makhetlo a ka bang 1.8. Kamora hore theknoloji e hole, litšenyehelo tsa tlhahiso ea chip e le 'ngoe li ka fokotsoa ka 30%. Katleho ea thekenoloji ea 200 mm ke mokhoa o tobileng oa "ho fokotsa litšenyehelo le ho eketsa bokhoni", hape ke senotlolo sa indasteri ea semiconductor ea naha ea heso ho "tsamaisa ka tsela e ts'oanang" kapa "ho etella pele".
E fapane le ts'ebetso ea sesebelisoa sa Si,Lisebelisoa tsa matla tsa SiC semiconductorkaofela li sebetsoa le ho lokisoa ka likarolo tsa epitaxial joalo ka lejoe la sekhutlo. Li-wafers tsa Epitaxial ke lisebelisoa tsa bohlokoa tsa lisebelisoa tsa motlakase tsa SiC. Boleng ba epitaxial layer ka ho toba bo lekanyetsa lihlahisoa tsa sesebelisoa, 'me litšenyehelo tsa eona li nka 20% ea litšenyehelo tsa tlhahiso ea chip. Ka hona, kholo ea epitaxial ke sehokelo sa bohlokoa sa mahareng lisebelisoa tsa matla tsa SiC. Moeli o ka holimo oa boemo ba ts'ebetso ea epitaxial o khethoa ke lisebelisoa tsa epitaxial. Hajoale, tekanyo ea sebaka sa 150mm SiC epitaxial thepa ea Chaena e batla e phahame, empa moralo oa kakaretso oa 200mm o salla morao ho boemo ba machaba ka nako e le 'ngoe. Ka hona, e le ho rarolla litlhoko tse potlakileng le mathata a botlolo ea boholo bo boholo, boleng bo phahameng ba tlhahiso ea thepa ea epitaxial bakeng sa nts'etsopele ea indasteri ea malapeng ea moloko oa boraro oa semiconductor, pampiri ena e hlahisa lisebelisoa tsa 200 mm SiC epitaxial ka katleho naheng ea heso. le ho ithuta mokhoa oa epitaxial. Ka ho ntlafatsa likarolo tsa ts'ebetso joalo ka mocheso oa ts'ebetso, sekhahla sa phallo ea khase ea sepalangoang, tekanyo ea C / Si, joalo-joalo, ho lumellana ha mahloriso <3%, botenya bo sa ts'oaneng <1.5%, roughness Ra <0.2 nm le sekoli se bolaeang <0.3 thollo /cm2 ea 150 mm le 200 mm SiC epitaxial wafers tse nang le sebōpi se ikemetseng sa 200 mm silicon carbide epitaxial. Boemo ba ts'ebetso ea lisebelisoa bo ka fihlela litlhoko tsa ho lokisoa ha lisebelisoa tsa boleng bo holimo tsa SiC.
1 Teko
1.1 Molao-motheo oaSiC epitaxialtshebetso
Ts'ebetso ea kholo ea 4H-SiC ea homoepitaxial haholo-holo e kenyelletsa mehato ea 2 ea bohlokoa, e leng, mocheso o phahameng oa in-situ etching ea 4H-SiC substrate le ts'ebetso ea ho beha mouoane oa lik'hemik'hale tse homogeneous. Morero o ka sehloohong oa substrate in-situ etching ke ho tlosa tšenyo e ka tlas'a lefatše ea substrate ka mor'a ho belisoa, mokelikeli o setseng oa polishing, likaroloana le lera la oxide, le sebopeho se tloaelehileng sa mohato oa athomo se ka thehoa holim'a substrate ka etching. In-situ etching hangata e etsoa sebakeng sa hydrogen. Ho ea ka litlhoko tsa sebele tsa ts'ebetso, tekanyo e nyenyane ea khase e thusang e ka boela ea ekeletsoa, e kang hydrogen chloride, propane, ethylene kapa silane. Mocheso oa in-situ hydrogen etching ka kakaretso o ka holimo ho 1 600 ℃, 'me khatello ea kamore ea karabelo hangata e laoloa ka tlase ho 2 × 104 Pa nakong ea ts'ebetso ea etching.
Ka mor'a hore sebaka sa substrate se kenngoe ke in-situ etching, se kena ts'ebetsong ea mocheso o phahameng oa mocheso oa lik'hemik'hale, ke hore, mohloli oa kholo (joaloka ethylene/propane, TCS/silane), mohloli oa doping (n-type doping source nitrogen , mohloli oa p-mofuta oa doping TMAl), le khase e thusang e kang hydrogen chloride li isoa kamoreng ea karabelo ka phallo e kholo ea khase e tsamaisang thepa (hangata hydrogen). Ka mor'a hore khase e sebetsane le kamoreng ea mocheso o phahameng oa mocheso, karolo ea selelekela e arabela ka lik'hemik'hale le li-adsorbs holim'a sephaphatha, 'me ho thehoa kristale e le 'ngoe ea 4H-SiC epitaxial layer e nang le mahloriso a khethehileng a doping, botenya bo khethehileng le boleng bo phahameng. ka holim'a substrate ho sebelisa substrate e le 'ngoe ea kristale 4H-SiC e le template. Kamora lilemo tsa tlhahlobo ea tekheniki, theknoloji ea 4H-SiC homoepitaxial e se e holile ebile e sebelisoa haholo tlhahisong ea indasteri. Theknoloji ea homoepitaxial ea 4H-SiC e sebelisoang ka ho fetisisa lefatšeng e na le litšobotsi tse peli tse tloaelehileng:
(1) Ho sebelisa off-axis (e amanang le <0001> sefofane sa kristale, ho ea ho <11-20> tataiso ea kristale) oblique cut substrate e le template, e phahameng-hloeka e le 'ngoe-crystal 4H-SiC epitaxial layer ntle le litšila ke e kentsoeng holim'a substrate ka mokhoa oa ho hōla ha mohato. Khōlo ea pele ea 4H-SiC homoepitaxial e sebelisitse substrate e ntle ea kristale, ke hore, <0001> Si sefofane bakeng sa kholo. Boima ba mehato ea athomo holim'a karolo e ntle ea kristale e tlase 'me mathule a pharaletseng. Ho hōla ha nucleation ea mahlakore a mabeli ho bonolo ho etsahala nakong ea ts'ebetso ea epitaxy ho theha 3C crystal SiC (3C-SiC). Ka ho itšeha ka ntle ho axis, bophahamo bo phahameng, mehato ea athomo e moqotetsane ea bophara ba terata e ka hlahisoa ka holim'a karoloana ea 4H-SiC <0001>, 'me selelekela sa adsorbed se ka fihlela boemo ba mohato oa athomo ka matla a tlase ka holim'a metsi. . Boemong boo, boemo ba tlamahano ea sehlopha sa athomo / limolek'hule bo ikhethile, ka hona, molemong oa kholo ea phallo ea phallo, lera la epitaxial le ka rua ka ho phethahetseng Si-C habeli atomic layer stacking ea substrate ho etsa kristale e le 'ngoe e nang le kristale e tšoanang. mohato joalo ka substrate.
(2) Khōlo e phahameng ea epitaxial e finyelloa ka ho hlahisa mohloli oa silicon o nang le chlorine. Lits'ebetsong tse tloaelehileng tsa SiC tsa mouoane oa lik'hemik'hale, silane le propane (kapa ethylene) ke mehloli e meholo ea kholo. Ts'ebetsong ea ho eketsa sekhahla sa kholo ka ho eketsa sekhahla sa phallo ea mohloli oa kholo, ha khatello ea karolo e lekanang ea karolo ea silicon e ntse e eketseha, ho bonolo ho theha lihlopha tsa silicon ka nucleation ea phallo ea khase e homogeneous, e fokotsang haholo sekhahla sa tšebeliso. mohloli oa silicon. Ho thehoa ha lihlopha tsa silicon ho fokotsa haholo ntlafatso ea sekhahla sa kholo ea epitaxial. Ka nako e ts'oanang, lihlopha tsa silicon li ka sitisa kholo ea phallo ea mohato mme tsa baka nucleation ea bokooa. E le ho qoba homogeneous gas phase nucleation le ho eketsa sekhahla sa kholo ea epitaxial, ho kenngoa ha mehloli ea silicon e thehiloeng ho chlorine hona joale ke mokhoa o ka sehloohong oa ho eketsa sekhahla sa kholo ea epitaxial ea 4H-SiC.
1.2 200 mm (8-inch) SiC epitaxial thepa le maemo a tshebetso
Liteko tse hlalositsoeng pampiring ena kaofela li entsoe ka 150/200 mm (6/8-inch) e lumellanang le monolithic rapameng chesang lerako SiC epitaxial thepa e ikemetseng ntshetswa pele ke 48th Institute of China Electronics Technology Group Corporation. Sebōpi sa epitaxial se tšehetsa ka ho feletseng ho kenya le ho laolla sephaphatha. Setšoantšo sa 1 ke setšoantšo sa moralo oa mohaho o ka hare oa kamore ea karabelo ea thepa ea epitaxial. Joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 1, lerako le ka ntle la kamore ea ho arabela ke tšepe ea quartz e nang le interlayer e pholileng ka metsi, 'me ka hare ho tšepe ho na le kamore ea mocheso o phahameng oa mocheso, o entsoeng ka mocheso oa mocheso oa carbon, o hloekileng. khethehileng graphite cavity, graphite khase-phaphametseng botlaaseng rotating, joalo-joalo tloloko eohle ea quartz e koahetsoe ka cylindrical induction coil, 'me kamore ea karabelo ka hare ho tloloko e futhumatsoa ka motlakase ke motlakase oa motlakase oa maqhubu a mahareng. Joalo ka ha ho bonts'itsoe setšoantšong sa 1 (b), khase e tsamaisang thepa, khase e arabelang, le khase ea doping kaofela li phalla ka holim'a bokaholimo ba laminar e otlolohileng ho tloha hodimo ho phaposi ea karabelo ho ea tlase ho phaposi ea karabelo 'me e tsoa mohatleng. pheletso ea khase. Ho etsa bonnete ba ho tsitsisa ka har'a sephaphatha, sephaphatha se tsamaisoang ke setsi sa moea se phaphametseng se lula se potoloha nakong ea ts'ebetso.
Substrate e sebelisitsoeng tekong ke khoebo ea 150 mm, 200 mm (6 inches, 8 inches) <1120> tataiso ea 4 ° off-angle conductive n-type 4H-SiC e entsoeng ka mahlakoreng a mabeli a SiC substrate e entsoeng ke Shanxi Shuoke Crystal. Trichlorosilane (SiHCl3, TCS) le ethylene (C2H4) li sebelisoa e le mehloli e meholo ea kholo tekong ea ts'ebetso, eo TCS le C2H4 li sebelisoang e le mohloli oa silicon le mohloli oa carbon ka ho latellana, naetrojene e hloekileng (N2) e sebelisoa e le n- mohloli oa doping, le hydrogen (H2) e sebelisoa e le khase e hlapollang le khase e tsamaisang thepa. Mocheso oa mocheso oa mokhoa oa epitaxial ke 1 600 ~ 1 660 ℃, khatello ea ts'ebetso ke 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa, 'me sekhahla sa phallo ea khase ea H2 ke 100～140 L / min.
1.3 Teko ea Epitaxial wafer le sebopeho
Fourier infrared spectrometer (moetsi oa lisebelisoa Thermalfisher, model iS50) le mercury probe concentration tester (moetsi oa lisebelisoa Semilab, model 530L) li ile tsa sebelisoa ho bontša moelelo le kabo ea botenya ba epitaxial layer le mahloriso a doping; botenya le mahloriso a doping a ntlha e 'ngoe le e' ngoe ka har'a lera la epitaxial li ne li khethiloe ka ho nka lintlha ka har'a moeli oa bophara o phunyeletsang moeli o tloaelehileng oa moeli o ka sehloohong oa litšupiso ho 45 ° bohareng ba sephaphatha ka ho tlosoa ka bohale ba 5 mm. Bakeng sa sephaphatha sa 150 mm, lintlha tse 9 li nkiloe ka mohala o le mong oa bophara (li-diameter tse peli li ne li lekana ho ea ho tse ling), 'me bakeng sa sephaphatha sa 200 mm, lintlha tsa 21 li nkiloe, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 2. microscope ea matla a atomic (moetsi oa lisebelisoa). Bruker, setšoantšo sa Dimension Icon) se ne se sebelisetsoa ho khetha libaka tsa 30 μm × 30 μm sebakeng se bohareng le sebaka se ka thōko (ho tlosoa ha bohale ba limilimithara tse 5) ea sephaphatha sa epitaxial ho lekola bokhabane ba holim'a sekhahla sa epitaxial; mefokolo ea lera la epitaxial e ne e lekanyetsoa ho sebelisoa mochine oa ho hlahloba sefahleho (moetsi oa lisebelisoa China Electronics Setšoantšo sa 3D se ne se khetholloa ke mochine oa radar (mohlala oa Mars 4410 pro) o tsoang Kefenghua.
Nako ea poso: Sep-04-2024