2 Hasil ékspérimén jeung diskusi
2.1Lapisan epitaxialketebalan sarta uniformity
Ketebalan lapisan epitaxial, konsentrasi doping sareng keseragaman mangrupikeun salah sahiji indikator inti pikeun nangtoskeun kualitas wafer epitaxial. Ketebalan anu tiasa dikontrol sacara akurat, konsentrasi doping sareng keseragaman dina wafer mangrupikeun konci pikeun mastikeun kinerja sareng konsistensi.alat kakuatan SiC, sareng ketebalan lapisan epitaxial sareng keseragaman konsentrasi doping ogé dasar penting pikeun ngukur kamampuan prosés alat epitaxial.
angka 3 nembongkeun uniformity ketebalan sarta kurva distribusi 150 mm sarta 200 mmSiC epitaxial wafers. Ieu bisa ditempo tina gambar yén kurva distribusi ketebalan lapisan epitaxial simetris ngeunaan titik puseur wafer nu. Waktu prosés epitaxial nyaéta 600s, rata-rata ketebalan lapisan epitaxial tina wafer epitaxial 150mm nyaéta 10,89 um, sareng ketebalan seragam nyaéta 1,05%. Ku itungan, laju tumuwuh epitaxial nyaeta 65,3 um / h, nu mangrupakeun tingkat prosés epitaxial gancang has. Dina waktos prosés epitaxial anu sami, ketebalan lapisan epitaxial tina wafer epitaxial 200 mm nyaéta 10,10 um, keseragaman ketebalan aya dina 1,36%, sareng tingkat kamekaran umumna 60,60 um / h, anu rada handap tina pertumbuhan epitaxial 150 mm. laju. Ieu kusabab aya leungitna atra sapanjang jalan nalika sumber silikon jeung sumber karbon ngalir ti hulu chamber réaksi ngaliwatan beungeut wafer ka hilir chamber réaksi, sarta aréa wafer 200 mm leuwih badag batan 150 mm. Gas ngalir ngaliwatan beungeut wafer 200 mm pikeun jarak leuwih jauh, jeung gas sumber dikonsumsi sapanjang jalan leuwih. Dina kaayaan wafer terus puteran, ketebalan sakabéh lapisan epitaxial leuwih thinner, jadi laju tumuwuhna leuwih laun. Gemblengna, uniformity ketebalan tina 150 mm sarta 200 mm wafers epitaxial alus teuing, sarta kamampuhan prosés pakakas bisa minuhan sarat alat kualitas luhur.
2.2 Konsentrasi doping lapisan epitaxial jeung uniformity
Gambar 4 nunjukkeun keseragaman konsentrasi doping sareng distribusi kurva 150 mm sareng 200 mmSiC epitaxial wafers. Sapertos tiasa ditingali tina gambar, kurva distribusi konsentrasi dina wafer epitaxial ngagaduhan simétri anu jelas relatif ka tengah wafer. Keseragaman konsentrasi doping tina lapisan epitaxial 150 mm sareng 200 mm masing-masing nyaéta 2,80% sareng 2,66%, anu tiasa dikontrol dina 3%, anu mangrupikeun tingkat anu saé pikeun alat internasional anu sami. Kurva konsentrasi doping tina lapisan epitaxial disebarkeun dina bentuk "W" sapanjang arah diaméterna, nu utamana ditangtukeun ku widang aliran tungku epitaxial témbok panas horizontal, sabab arah aliran hawa tina tungku pertumbuhan epitaxial aliran hawa horizontal nyaeta ti tungtung inlet hawa (hulu) jeung ngalir kaluar ti tungtung hilir dina ragam laminar ngaliwatan beungeut wafer; sabab "sapanjang-jalan depletion" laju sumber karbon (C2H4) leuwih luhur batan sumber silikon (TCS), nalika wafer rotates, sabenerna C / Si dina beungeut wafer laun turun ti ujung ka. Puseur (sumber karbon di tengah kirang), nurutkeun "téori posisi kalapa" C jeung N, konsentrasi doping di puseur wafer laun nurun ka arah tepi, dina urutan pikeun ménta uniformity konsentrasi alus teuing. ujung N2 ditambahkeun salaku santunan salila prosés epitaxial pikeun ngalambatkeun turun konsentrasi doping ti puseur ka tepi, ku kituna kurva konsentrasi doping final presents a "W" bentuk.
2.3 Cacat lapisan epitaxial
Salian ketebalan sareng konsentrasi doping, tingkat kontrol cacad lapisan epitaxial ogé parameter inti pikeun ngukur kualitas wafer epitaxial sareng indikator penting tina kamampuan prosés alat epitaxial. Sanaos SBD sareng MOSFET gaduh syarat anu béda pikeun cacad, defects morfologi permukaan anu langkung atra sapertos cacad serelek, cacad segitiga, cacad wortel, cacad komet, jsb. Kamungkinan gagalna chip ngandung defects ieu luhur, jadi ngadalikeun jumlah defects killer penting pisan pikeun ngaronjatkeun ngahasilkeun chip sarta ngurangan biaya. angka 5 nembongkeun sebaran defects killer of 150 mm sarta 200 mm SiC wafers epitaxial. Dina kaayaan anu teu aya saimbangna atra dina rasio C / Si, defects wortel jeung defects komet bisa dasarna ngaleungitkeun, bari defects serelek tur defects segitiga aya hubunganana jeung kontrol kabersihan salila operasi alat epitaxial, tingkat najis grafit. bagian dina chamber réaksi, sarta kualitas substrat. Ti Table 2, bisa ditempo yén dénsitas cacad killer of 150 mm sarta 200 mm wafers epitaxial bisa dikawasa dina 0,3 partikel / cm2, nu mangrupa tingkat alus teuing pikeun tipe sarua pakakas. Tingkat kontrol dénsitas cacad fatal tina wafer epitaxial 150 mm langkung saé tibatan wafer epitaxial 200 mm. Ieu kusabab prosés persiapan substrat 150 mm langkung dewasa tibatan 200 mm, kualitas substrat langkung saé, sareng tingkat kontrol najis 150 mm chamber réaksi grafit langkung saé.
2.4 Kakasaran permukaan wafer epitaxial
angka 6 nembongkeun gambar AFM tina beungeut 150 mm sarta 200 mm SiC wafers epitaxial. Ieu bisa ditempo ti inohong nu akar permukaan rata-rata roughness kuadrat Ra 150 mm sarta 200 mm wafers epitaxial nyaeta 0,129 nm jeung 0,113 nm masing-masing, sarta beungeut lapisan epitaxial lemes tanpa fenomena aggregation makro-hambalan atra. Fenomena ieu nunjukeun yen tumuwuhna lapisan epitaxial salawasna mertahankeun mode pertumbuhan aliran hambalan salila sakabéh prosés epitaxial, sarta henteu lumangsung aggregation hambalan. Ieu bisa ditempo yén ku ngagunakeun prosés tumuwuhna epitaxial dioptimalkeun, lapisan epitaxial lemes bisa diala dina 150 mm sarta 200 mm substrat sudut low.
3 Kacindekan
Wafers epitaxial homogen 150 mm sareng 200 mm 4H-SiC parantos suksés disiapkeun dina substrat domestik nganggo alat-alat pertumbuhan epitaxial 200 mm SiC anu dikembangkeun, sareng prosés epitaxial homogen cocog pikeun 150 mm sareng 200 mm dikembangkeun. Laju pertumbuhan epitaxial tiasa langkung ageung tibatan 60 μm / h. Bari minuhan sarat epitaxy-speed tinggi, kualitas wafer epitaxial alus teuing. The uniformity ketebalan tina 150 mm sarta 200 mm SiC wafers epitaxial bisa dikawasa dina 1.5%, nu uniformity konsentrasi kirang ti 3%, dénsitas cacad fatal nyaeta kirang ti 0.3 partikel / cm2, sarta permukaan epitaxial roughness akar mean kuadrat Ra. kirang ti 0,15 nm. Indikator prosés inti tina wafer epitaxial aya dina tingkat canggih di industri.
Sumber: Parabot Khusus Industri Éléktronik
Panulis: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Changsha, Hunan 410111)
waktos pos: Sep-04-2024