2 تجرباتی نتائج اور بحث
2.1ایپیٹیکسیل پرتموٹائی اور یکسانیت
ایپیٹیکسیل پرت کی موٹائی، ڈوپنگ ارتکاز اور یکسانیت ایپیٹیکسیل ویفرز کے معیار کو جانچنے کے لیے بنیادی اشارے میں سے ایک ہیں۔ درست طریقے سے قابل کنٹرول موٹائی، ڈوپنگ ارتکاز اور ویفر کے اندر یکسانیت کارکردگی اور مستقل مزاجی کو یقینی بنانے کی کلید ہیں۔SiC پاور ڈیوائسز, اور epitaxial تہہ کی موٹائی اور doping concentration یکسانیت بھی epitaxial آلات کی عمل کی صلاحیت کی پیمائش کے لیے اہم بنیادیں ہیں۔
شکل 3 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر کی موٹائی کی یکسانیت اور تقسیم کا وکر دکھاتا ہےSiC ایپیٹیکسیل ویفرز. یہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے کہ epitaxial تہہ کی موٹائی کی تقسیم کا وکر ویفر کے مرکز کے نقطہ کے بارے میں ہم آہنگ ہے۔ ایپیٹیکسیل عمل کا وقت 600s ہے، 150mm ایپیٹیکسیل ویفر کی اوسط ایپیٹیکسیل پرت کی موٹائی 10.89 um ہے، اور موٹائی کی یکسانیت 1.05% ہے۔ حساب سے، epitaxial ترقی کی شرح 65.3 um/h ہے، جو ایک عام تیز اپیٹیکسیل عمل کی سطح ہے۔ اسی epitaxial عمل کے وقت کے تحت، 200 mm epitaxial wafer کی epitaxial تہہ کی موٹائی 10.10 um ہے، موٹائی کی یکسانیت 1.36% کے اندر ہے، اور مجموعی شرح نمو 60.60 um/h ہے، جو کہ 150 mm epitaxial نمو سے قدرے کم ہے۔ شرح اس کی وجہ یہ ہے کہ راستے میں واضح نقصان ہوتا ہے جب سلکان ماخذ اور کاربن ماخذ ری ایکشن چیمبر کے اپ اسٹریم سے ویفر سطح کے ذریعے ری ایکشن چیمبر کے نیچے کی طرف جاتے ہیں، اور 200 ملی میٹر ویفر ایریا 150 ملی میٹر سے بڑا ہوتا ہے۔ گیس 200 ملی میٹر ویفر کی سطح سے طویل فاصلے تک بہتی ہے، اور راستے میں استعمال ہونے والی ماخذ گیس زیادہ ہے۔ اس حالت میں کہ ویفر گھومتا رہتا ہے، ایپیٹیکسیل پرت کی مجموعی موٹائی پتلی ہوتی ہے، اس لیے شرح نمو سست ہوتی ہے۔ مجموعی طور پر، 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر ایپیٹیکسیل ویفرز کی موٹائی کی یکسانیت بہترین ہے، اور آلات کی عمل کی صلاحیت اعلیٰ معیار کے آلات کی ضروریات کو پورا کر سکتی ہے۔
2.2 ایپیٹیکسیل پرت ڈوپنگ حراستی اور یکسانیت
شکل 4 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر کی ڈوپنگ ارتکاز کی یکسانیت اور وکر کی تقسیم کو ظاہر کرتی ہے۔SiC ایپیٹیکسیل ویفرز. جیسا کہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے، epitaxial wafer پر ارتکاز کی تقسیم کا وکر ویفر کے مرکز کی نسبت واضح توازن رکھتا ہے۔ 150 mm اور 200 mm epitaxial تہوں کی ڈوپنگ ارتکاز کی یکسانیت بالترتیب 2.80% اور 2.66% ہے، جسے 3% کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جو کہ اسی طرح کے بین الاقوامی آلات کے لیے ایک بہترین سطح ہے۔ ایپیٹیکسیل پرت کا ڈوپنگ کنسنٹریشن وکر قطر کی سمت کے ساتھ ساتھ "W" شکل میں تقسیم کیا جاتا ہے، جو بنیادی طور پر افقی گرم دیوار ایپیٹیکسیل فرنس کے بہاؤ کے میدان سے طے ہوتا ہے، کیونکہ افقی ہوا کے بہاؤ اپیٹیکسیل نمو فرنس کی ہوا کا بہاؤ سمت سے ہوتا ہے۔ ایئر انلیٹ اینڈ (اوپر اسٹریم) اور نیچے کی طرف سے لیمینر انداز میں باہر بہتی ہے۔ ویفر کی سطح؛ کیونکہ کاربن سورس (C2H4) کی "راستے میں کمی" کی شرح سلیکون سورس (TCS) سے زیادہ ہے، جب ویفر گھومتا ہے، ویفر کی سطح پر اصل C/Si آہستہ آہستہ کنارے سے کم ہو جاتا ہے۔ مرکز (مرکز میں کاربن کا ذریعہ کم ہے)، C اور N کے "مسابقتی پوزیشن تھیوری" کے مطابق، مرکز میں ڈوپنگ کا ارتکاز ویفر دھیرے دھیرے کنارے کی طرف کم ہوتا جاتا ہے، بہترین ارتکاز یکسانیت حاصل کرنے کے لیے، کنارے N2 کو epitaxial عمل کے دوران معاوضے کے طور پر شامل کیا جاتا ہے تاکہ مرکز سے کنارے تک ڈوپنگ کے ارتکاز میں کمی کو کم کیا جا سکے، تاکہ حتمی ڈوپنگ ارتکاز کا منحنی خطوط پیش کر سکے۔ "W" شکل۔
2.3 ایپیٹیکسیل پرت کے نقائص
موٹائی اور ڈوپنگ ارتکاز کے علاوہ، ایپیٹیکسیل لیئر ڈیفیکٹ کنٹرول کی سطح بھی epitaxial wafers کے معیار کی پیمائش کے لیے ایک بنیادی پیرامیٹر ہے اور epitaxial آلات کی عمل کی صلاحیت کا ایک اہم اشارہ ہے۔ اگرچہ SBD اور MOSFET میں نقائص کے لیے مختلف تقاضے ہیں، لیکن سطحی شکل کے زیادہ واضح نقائص جیسے ڈراپ ڈیفیکٹ، مثلث کے نقائص، گاجر کے نقائص، دومکیت کے نقائص وغیرہ کو SBD اور MOSFET آلات کے قاتل نقائص کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ ان نقائص پر مشتمل چپس کے ناکام ہونے کا امکان زیادہ ہے، اس لیے چپ کی پیداوار کو بہتر بنانے اور لاگت کو کم کرنے کے لیے قاتل نقائص کی تعداد کو کنٹرول کرنا انتہائی ضروری ہے۔ شکل 5 150 mm اور 200 mm SiC epitaxial wafers کے قاتل نقائص کی تقسیم کو ظاہر کرتا ہے۔ اس شرط کے تحت کہ C/Si تناسب میں کوئی واضح عدم توازن نہ ہو، گاجر کے نقائص اور دومکیت کے نقائص کو بنیادی طور پر ختم کیا جا سکتا ہے، جبکہ ڈراپ ڈیفیکٹس اور مثلث کے نقائص کا تعلق epitaxial آلات کے آپریشن کے دوران صفائی کے کنٹرول سے ہے، گریفائٹ کی ناپاکی کی سطح رد عمل کے چیمبر میں حصے، اور سبسٹریٹ کا معیار۔ جدول 2 سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ قاتل عیب کثافت 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر ایپیٹیکسیل ویفرز کو 0.3 ذرات/سینٹی میٹر 2 کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جو ایک ہی قسم کے آلات کے لیے ایک بہترین سطح ہے۔ 150 ملی میٹر ایپیٹیکسیل ویفر کی مہلک خرابی کی کثافت پر قابو پانے کی سطح 200 ملی میٹر ایپیٹیکسیل ویفر سے بہتر ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ 150 ملی میٹر کے سبسٹریٹ کی تیاری کا عمل 200 ملی میٹر سے زیادہ پختہ ہے، سبسٹریٹ کا معیار بہتر ہے، اور 150 ملی میٹر گریفائٹ ری ایکشن چیمبر کی ناپاکی پر قابو پانے کی سطح بہتر ہے۔
2.4 ایپیٹیکسیل ویفر سطح کی کھردری
شکل 6 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر SiC ایپیٹیکسیل ویفرز کی سطح کی AFM تصاویر دکھاتی ہے۔ یہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے کہ سطح کی جڑ کا مطلب مربع کھردری Raa 150 mm اور 200 mm epitaxial wafers بالترتیب 0.129 nm اور 0.113 nm ہے، اور epitaxial تہہ کی سطح واضح میکرو سٹیپ ایگریگیشن کے رجحان کے بغیر ہموار ہے۔ اس رجحان سے پتہ چلتا ہے کہ اپیٹیکسیل پرت کی نشوونما پورے اپیٹیکسیل عمل کے دوران ہمیشہ قدم بہاؤ کی ترقی کے موڈ کو برقرار رکھتی ہے، اور کوئی بھی مرحلہ جمع نہیں ہوتا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ آپٹمائزڈ ایپیٹیکسیل گروتھ پروسیس کا استعمال کرتے ہوئے، 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر کم زاویہ والے سبسٹریٹس پر ہموار اپیٹیکسیل تہوں کو حاصل کیا جا سکتا ہے۔
3 نتیجہ
150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر 4H-SiC یکساں ایپیٹیکسیل ویفرز کو کامیابی کے ساتھ گھریلو ذیلی جگہوں پر خود تیار کردہ 200 ملی میٹر SiC ایپیٹیکسیل گروتھ آلات کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا تھا، اور 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر کے لیے موزوں یکساں ایپیٹیکسیل عمل تیار کیا گیا تھا۔ اپیٹیکسیل ترقی کی شرح 60 μm/h سے زیادہ ہوسکتی ہے۔ تیز رفتار ایپیٹیکسی کی ضرورت کو پورا کرتے ہوئے، ایپیٹیکسیل ویفر کا معیار بہترین ہے۔ 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر SiC ایپیٹیکسیل ویفرز کی موٹائی کی یکسانیت کو 1.5٪ کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، ارتکاز کی یکسانیت 3٪ سے کم ہے، مہلک خرابی کی کثافت 0.3 ذرات/cm2 سے کم ہے، اور epitaxial سطح کی کھردری جڑ کا مطلب مربع Ra ہے۔ 0.15 nm سے کم ہے۔ epitaxial wafers کے بنیادی عمل کے اشارے صنعت میں اعلی درجے پر ہیں۔
ماخذ: الیکٹرانک صنعت خصوصی آلات
مصنف: زی تیانلے، لی پنگ، یانگ یو، گونگ ژیاؤلینگ، با سائی، چن گوکن، وان شینگ کیانگ
(48 واں ریسرچ انسٹی ٹیوٹ آف چائنا الیکٹرانکس ٹیکنالوجی گروپ کارپوریشن، چانگشا، ہنان 410111)
پوسٹ ٹائم: ستمبر 04-2024