2 ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు మరియు చర్చ
2.1ఎపిటాక్సియల్ పొరమందం మరియు ఏకరూపత
ఎపిటాక్సియల్ పొరల మందం, డోపింగ్ ఏకాగ్రత మరియు ఏకరూపత ఎపిటాక్సియల్ పొరల నాణ్యతను నిర్ధారించడానికి ప్రధాన సూచికలలో ఒకటి. ఖచ్చితంగా నియంత్రించగల మందం, డోపింగ్ ఏకాగ్రత మరియు పొర లోపల ఏకరూపత పనితీరు మరియు స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి కీలకంSiC పవర్ పరికరాలు, మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం మరియు డోపింగ్ ఏకాగ్రత ఏకరూపత కూడా ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యాన్ని కొలవడానికి ముఖ్యమైన స్థావరాలు.
మూర్తి 3 మందం ఏకరూపత మరియు 150 mm మరియు 200 mm పంపిణీ వక్రతను చూపుతుందిSiC ఎపిటాక్సియల్ పొరలు. ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం పంపిణీ వక్రరేఖ పొర యొక్క మధ్య బిందువుకు సుష్టంగా ఉందని బొమ్మ నుండి చూడవచ్చు. ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ సమయం 600సె, 150మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క సగటు ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం 10.89 ఉమ్, మరియు మందం ఏకరూపత 1.05%. గణన ప్రకారం, ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటు 65.3 um/h, ఇది సాధారణ వేగవంతమైన ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ స్థాయి. అదే ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ సమయంలో, 200 mm ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం 10.10 um, మందం ఏకరూపత 1.36% లోపల ఉంటుంది మరియు మొత్తం వృద్ధి రేటు 60.60 um/h, ఇది 150 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల కంటే కొంచెం తక్కువగా ఉంటుంది. రేటు. ఎందుకంటే, సిలికాన్ మూలం మరియు కార్బన్ మూలం రియాక్షన్ చాంబర్ యొక్క ఎగువ నుండి పొర ఉపరితలం ద్వారా రియాక్షన్ చాంబర్ దిగువకు ప్రవహించినప్పుడు మరియు 200 మిమీ పొర ప్రాంతం 150 మిమీ కంటే పెద్దదిగా ఉన్నప్పుడు దారి పొడవునా స్పష్టమైన నష్టం ఉంటుంది. గ్యాస్ 200 మిమీ పొర ఉపరితలం గుండా ఎక్కువ దూరం ప్రవహిస్తుంది మరియు మార్గంలో వినియోగించే మూల వాయువు ఎక్కువగా ఉంటుంది. పొర తిరుగుతూనే ఉండే పరిస్థితిలో, ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క మొత్తం మందం సన్నగా ఉంటుంది, కాబట్టి వృద్ధి రేటు నెమ్మదిగా ఉంటుంది. మొత్తంమీద, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొరల మందం ఏకరూపత అద్భుతమైనది, మరియు పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యం అధిక-నాణ్యత పరికరాల అవసరాలను తీర్చగలదు.
2.2 ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ డోపింగ్ ఏకాగ్రత మరియు ఏకరూపత
150 mm మరియు 200 mm యొక్క డోపింగ్ ఏకాగ్రత ఏకరూపత మరియు వక్రత పంపిణీని మూర్తి 4 చూపిస్తుందిSiC ఎపిటాక్సియల్ పొరలు. బొమ్మ నుండి చూడగలిగినట్లుగా, ఎపిటాక్సియల్ పొరపై ఏకాగ్రత పంపిణీ వక్రరేఖ పొర యొక్క కేంద్రానికి సంబంధించి స్పష్టమైన సమరూపతను కలిగి ఉంటుంది. 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొరల డోపింగ్ ఏకాగ్రత ఏకరూపత వరుసగా 2.80% మరియు 2.66%, ఇది 3% లోపల నియంత్రించబడుతుంది, ఇది ఇలాంటి అంతర్జాతీయ పరికరాలకు అద్భుతమైన స్థాయి. ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క డోపింగ్ ఏకాగ్రత వక్రత వ్యాసం దిశలో "W" ఆకారంలో పంపిణీ చేయబడుతుంది, ఇది ప్రధానంగా క్షితిజ సమాంతర హాట్ వాల్ ఎపిటాక్సియల్ ఫర్నేస్ యొక్క ప్రవాహ క్షేత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ఎందుకంటే క్షితిజ సమాంతర వాయుప్రసరణ ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ యొక్క వాయుప్రసరణ దిశ నుండి గాలి ప్రవేశ ముగింపు (అప్‌స్ట్రీమ్) మరియు దిగువ చివర నుండి పొర ఉపరితలం ద్వారా లామినార్ పద్ధతిలో ప్రవహిస్తుంది; కార్బన్ మూలం (C2H4) యొక్క "అలాంగ్-ది-వే డిప్లీషన్" రేటు సిలికాన్ మూలం (TCS) కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, పొర తిరిగేటప్పుడు, పొర ఉపరితలంపై ఉన్న వాస్తవ C/Si క్రమంగా అంచు నుండి తగ్గుతుంది C మరియు N యొక్క "పోటీ స్థాన సిద్ధాంతం" ప్రకారం కేంద్రం (మధ్యలో కార్బన్ మూలం తక్కువగా ఉంటుంది), అద్భుతమైన ఏకాగ్రత ఏకరూపతను పొందడానికి పొర మధ్యలో డోపింగ్ ఏకాగ్రత క్రమంగా అంచు వైపు తగ్గుతుంది. ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో ఎడ్జ్ N2 పరిహారంగా జోడించబడుతుంది, ఇది మధ్య నుండి అంచు వరకు డోపింగ్ ఏకాగ్రత తగ్గడాన్ని నెమ్మదిస్తుంది, తద్వారా చివరి డోపింగ్ ఏకాగ్రత వక్రరేఖ "W" ఆకారాన్ని అందిస్తుంది.
2.3 ఎపిటాక్సియల్ పొర లోపాలు
మందం మరియు డోపింగ్ ఏకాగ్రతతో పాటు, ఎపిటాక్సియల్ పొరల లోపం నియంత్రణ స్థాయి కూడా ఎపిటాక్సియల్ పొరల నాణ్యతను కొలవడానికి ఒక ప్రధాన పరామితి మరియు ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యం యొక్క ముఖ్యమైన సూచిక. SBD మరియు MOSFET లోపాల కోసం వేర్వేరు అవసరాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, డ్రాప్ లోపాలు, త్రిభుజం లోపాలు, క్యారెట్ లోపాలు, తోకచుక్క లోపాలు మొదలైన మరింత స్పష్టమైన ఉపరితల పదనిర్మాణ లోపాలు SBD మరియు MOSFET పరికరాల కిల్లర్ లోపాలుగా నిర్వచించబడ్డాయి. ఈ లోపాలను కలిగి ఉన్న చిప్‌ల వైఫల్యం సంభావ్యత ఎక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి చిప్ దిగుబడిని మెరుగుపరచడానికి మరియు ఖర్చులను తగ్గించడానికి కిల్లర్ లోపాల సంఖ్యను నియంత్రించడం చాలా ముఖ్యం. 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల కిల్లర్ లోపాల పంపిణీని మూర్తి 5 చూపిస్తుంది. C/Si నిష్పత్తిలో స్పష్టమైన అసమతుల్యత లేనట్లయితే, క్యారెట్ లోపాలు మరియు కామెట్ లోపాలు ప్రాథమికంగా తొలగించబడతాయి, అయితే డ్రాప్ లోపాలు మరియు త్రిభుజం లోపాలు ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ఆపరేషన్ సమయంలో శుభ్రత నియంత్రణకు సంబంధించినవి, గ్రాఫైట్ యొక్క అపరిశుభ్రత స్థాయి ప్రతిచర్య గదిలోని భాగాలు మరియు ఉపరితల నాణ్యత. టేబుల్ 2 నుండి, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొరల యొక్క కిల్లర్ డిఫెక్ట్ డెన్సిటీని 0.3 పార్టికల్స్/సెం2 లోపల నియంత్రించవచ్చని చూడవచ్చు, ఇది ఒకే రకమైన పరికరాలకు అద్భుతమైన స్థాయి. 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొర కంటే 150 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క ప్రాణాంతక లోపం సాంద్రత నియంత్రణ స్థాయి మెరుగ్గా ఉంటుంది. ఎందుకంటే 150 మిమీ ఉపరితల తయారీ ప్రక్రియ 200 మిమీ కంటే ఎక్కువ పరిణతి చెందుతుంది, సబ్‌స్ట్రేట్ నాణ్యత మెరుగ్గా ఉంటుంది మరియు 150 మిమీ గ్రాఫైట్ రియాక్షన్ ఛాంబర్ యొక్క అశుద్ధ నియంత్రణ స్థాయి మెరుగ్గా ఉంటుంది.
2.4 ఎపిటాక్సియల్ పొర ఉపరితల కరుకుదనం
మూర్తి 6 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల ఉపరితలం యొక్క AFM చిత్రాలను చూపుతుంది. 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొరల యొక్క ఉపరితల మూల సగటు స్క్వేర్ రఫ్‌నెస్ Ra వరుసగా 0.129 nm మరియు 0.113 nm అని ఫిగర్ నుండి చూడవచ్చు మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క ఉపరితలం స్పష్టమైన స్థూల-దశల అగ్రిగేషన్ దృగ్విషయం లేకుండా మృదువైనది. ఈ దృగ్విషయం మొత్తం ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క పెరుగుదల ఎల్లప్పుడూ స్టెప్ ఫ్లో గ్రోత్ మోడ్‌ను నిర్వహిస్తుందని చూపిస్తుంది మరియు స్టెప్ అగ్రిగేషన్ జరగదు. ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ప్రాసెస్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ లో-యాంగిల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై మృదువైన ఎపిటాక్సియల్ పొరలను పొందవచ్చు.
3 ముగింపు
150 mm మరియు 200 mm మరియు 200 mm 4H-SiC సజాతీయ ఎపిటాక్సియల్ పొరలు స్వీయ-అభివృద్ధి చెందిన 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ పరికరాలను ఉపయోగించి దేశీయ ఉపరితలాలపై విజయవంతంగా తయారు చేయబడ్డాయి మరియు 150 mm మరియు 200 mm లకు అనువైన సజాతీయ ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ అభివృద్ధి చేయబడింది. ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటు 60 μm/h కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. హై-స్పీడ్ ఎపిటాక్సీ అవసరాన్ని తీరుస్తున్నప్పుడు, ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ నాణ్యత అద్భుతమైనది. 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల మందం ఏకరూపతను 1.5% లోపల నియంత్రించవచ్చు, ఏకాగ్రత ఏకరూపత 3% కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, ప్రాణాంతక లోపం సాంద్రత 0.3 కణాలు/సెం.2 కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఎపిటాక్సియల్ ఉపరితల కరుకుదనం రూట్ సగటు స్క్వేర్ Ra 0.15 nm కంటే తక్కువ. ఎపిటాక్సియల్ పొరల యొక్క ప్రధాన ప్రక్రియ సూచికలు పరిశ్రమలో అధునాతన స్థాయిలో ఉన్నాయి.
మూలం: ఎలక్ట్రానిక్ పరిశ్రమ ప్రత్యేక సామగ్రి
రచయిత: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(48వ రీసెర్చ్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ చైనా ఎలక్ట్రానిక్స్ టెక్నాలజీ గ్రూప్ కార్పొరేషన్, చాంగ్షా, హునాన్ 410111)
పోస్ట్ సమయం: సెప్టెంబర్-04-2024