2 Eksperimental natijalar va muhokama
2.1Epitaksial qatlamqalinligi va bir xilligi
Epitaksial qatlam qalinligi, doping kontsentratsiyasi va bir xilligi epitaksial gofretlarning sifatini baholash uchun asosiy ko'rsatkichlardan biridir. To'g'ri boshqariladigan qalinlik, doping kontsentratsiyasi va gofret ichidagi bir xillik ishlash va mustahkamlikni ta'minlashning kalitidir.SiC quvvat qurilmalari, va epitaksial qatlam qalinligi va doping kontsentratsiyasining bir xilligi ham epitaksial uskunaning texnologik qobiliyatini o'lchash uchun muhim asosdir.
3-rasmda 150 mm va 200 mm qalinlikdagi bir xillik va taqsimot egri ko'rsatilganSiC epitaksial gofretlari. Rasmdan ko'rinib turibdiki, epitaksial qatlam qalinligining taqsimot egri chizig'i gofretning markaziy nuqtasiga nisbatan simmetrikdir. Epitaksial jarayon vaqti 600 s, 150 mm epitaksial gofretning o'rtacha epitaksial qatlami qalinligi 10,89 um, qalinligi bir xilligi 1,05% ni tashkil qiladi. Hisoblash bo'yicha, epitaksial o'sish tezligi 65,3 um / soat ni tashkil qiladi, bu odatiy tez epitaksial jarayon darajasidir. Xuddi shu epitaksial jarayon vaqtida, 200 mm epitaksial gofretning epitaksial qatlamining qalinligi 10,10 um, qalinligi bir xilligi 1,36% ichida va umumiy o'sish tezligi 60,60 um / soat ni tashkil qiladi, bu 150 mm epitaksial o'sishdan bir oz pastroqdir. darajasi. Buning sababi shundaki, kremniy manbai va uglerod manbai reaktsiya kamerasining yuqori oqimidan gofret yuzasi orqali reaktsiya kamerasining quyi oqimiga oqib o'tganda va 200 mm gofret maydoni 150 mm dan kattaroq bo'lsa, yo'lda aniq yo'qotish mavjud. Gaz 200 mm gofret yuzasi bo'ylab uzoqroq masofaga oqib o'tadi va yo'lda iste'mol qilinadigan manba gazi ko'proq. Gofret aylanishda davom etsa, epitaksial qatlamning umumiy qalinligi yupqaroq bo'ladi, shuning uchun o'sish tezligi sekinroq bo'ladi. Umuman olganda, 150 mm va 200 mm epitaksial gofretlarning qalinligi bir xilligi juda yaxshi va uskunaning texnologik qobiliyati yuqori sifatli qurilmalar talablariga javob berishi mumkin.
2.2 Epitaksial qatlamning doping konsentratsiyasi va bir xilligi
4-rasmda doping konsentratsiyasining bir xilligi va 150 mm va 200 mm egri taqsimoti ko'rsatilganSiC epitaksial gofretlari. Rasmdan ko'rinib turibdiki, epitaksial gofretdagi kontsentratsiyani taqsimlash egri gofret markaziga nisbatan aniq simmetriyaga ega. 150 mm va 200 mm epitaksial qatlamlarning doping kontsentratsiyasining bir xilligi mos ravishda 2,80% va 2,66% ni tashkil qiladi, bu 3% ichida nazorat qilinishi mumkin, bu shunga o'xshash xalqaro uskunalar uchun ajoyib darajadir. Epitaksial qatlamning doping kontsentratsiyasi egri diametrli yo'nalish bo'ylab "W" shaklida taqsimlanadi, bu asosan gorizontal issiq devor epitaksial o'choqning oqim maydoni bilan belgilanadi, chunki gorizontal havo oqimi epitaksial o'sish pechining havo oqimi yo'nalishi dan. havo kirish uchi (yuqorida) va quyi oqim uchidan laminar tarzda gofret yuzasi orqali oqib chiqadi; chunki uglerod manbasining (C2H4) "yo'l davomida kamayish" darajasi kremniy manbasidan (TCS) yuqori bo'ladi, gofret aylanganda, gofret yuzasida haqiqiy C / Si asta-sekin chekkadan pastga tushadi. markaz (markazdagi uglerod manbai kamroq), C va N ning "raqobatdosh pozitsiyasi nazariyasiga" ko'ra, gofret markazidagi doping kontsentratsiyasi asta-sekin kamayadi. chekka, mukammal konsentratsiyaning bir xilligini olish uchun, N2 chekkasi epitaksial jarayon davomida markazdan chetga doping kontsentratsiyasining pasayishini sekinlashtirish uchun kompensatsiya sifatida qo'shiladi, shunda yakuniy doping kontsentratsiyasi egri chizig'i "W" shaklini beradi. .
2.3 Epitaksial qatlam nuqsonlari
Qalinligi va doping kontsentratsiyasidan tashqari, epitaksial qatlam nuqsonlarini nazorat qilish darajasi ham epitaksial gofret sifatini o'lchash uchun asosiy parametr va epitaksial uskunaning texnologik qobiliyatining muhim ko'rsatkichidir. SBD va MOSFET nuqsonlar uchun turli talablarga ega bo'lsa-da, tushish nuqsonlari, uchburchak nuqsonlari, sabzi nuqsonlari, kometa nuqsonlari va boshqalar kabi aniqroq sirt morfologiyasi nuqsonlari SBD va MOSFET qurilmalarining qotil nuqsonlari sifatida aniqlanadi. Ushbu nuqsonlarni o'z ichiga olgan chiplarning ishdan chiqish ehtimoli yuqori, shuning uchun qotil nuqsonlar sonini nazorat qilish chip rentabelligini oshirish va xarajatlarni kamaytirish uchun juda muhimdir. 5-rasmda 150 mm va 200 mm SiC epitaksial gofretlarning qotil nuqsonlari taqsimoti ko'rsatilgan. C / Si nisbatida aniq nomutanosiblik bo'lmasa, sabzi nuqsonlari va kometa nuqsonlari asosan yo'q qilinishi mumkin, tushish nuqsonlari va uchburchak nuqsonlari epitaksial uskunaning ishlashi paytida tozalikni nazorat qilish, grafitning nopoklik darajasi bilan bog'liq. reaksiya kamerasidagi qismlar va substratning sifati. 2-jadvaldan ko'rinib turibdiki, 150 mm va 200 mm epitaksial gofretlarning qotil nuqsonlari zichligi 0,3 zarracha / sm2 ichida nazorat qilinishi mumkin, bu bir xil turdagi uskunalar uchun juda yaxshi darajadir. 150 mm epitaksial gofretning halokatli nuqson zichligini nazorat qilish darajasi 200 mm epitaksial gofretdan yaxshiroqdir. Buning sababi shundaki, 150 mm substrat tayyorlash jarayoni 200 mm dan ko'ra etukroq, substrat sifati yaxshiroq va 150 mm grafit reaktsiya kamerasining nopoklikni nazorat qilish darajasi yaxshiroqdir.
2.4 Epitaksial gofret sirtining pürüzlülüğü
6-rasmda 150 mm va 200 mm SiC epitaksial gofretlar yuzasining AFM tasvirlari ko'rsatilgan. Rasmdan ko'rinib turibdiki, 150 mm va 200 mm epitaksial plastinalarning o'rtacha kvadrat pürüzlülüğü Ra ning sirt ildizi mos ravishda 0,129 nm va 0,113 nm ni tashkil qiladi va epitaksial qatlam yuzasi aniq so'l bosqichli agregatsiya fenomenisiz silliqdir. Bu hodisa shuni ko'rsatadiki, epitaksial qatlamning o'sishi butun epitaksial jarayon davomida har doim pog'onali oqim o'sish rejimini saqlab qoladi va hech qanday bosqichli yig'ilish sodir bo'lmaydi. Ko'rinib turibdiki, optimallashtirilgan epitaksial o'sish jarayonini qo'llash orqali 150 mm va 200 mm past burchakli substratlarda silliq epitaksial qatlamlarni olish mumkin.
3 Xulosa
150 mm va 200 mm 4H-SiC gomogen epitaksial gofretlar o'z-o'zidan ishlab chiqilgan 200 mm SiC epitaksial o'sish uskunasi yordamida mahalliy substratlarda muvaffaqiyatli tayyorlandi va 150 mm va 200 mm uchun mos keladigan bir hil epitaksial jarayon ishlab chiqildi. Epitaksial o'sish tezligi soatiga 60 mkm dan oshishi mumkin. Yuqori tezlikdagi epitaksiya talabini qondirish bilan birga, epitaksial gofret sifati juda yaxshi. 150 mm va 200 mm SiC epitaksial gofretlarning qalinligi bir xilligi 1,5% ichida nazorat qilinishi mumkin, kontsentratsiyaning bir xilligi 3% dan kam, halokatli nuqson zichligi 0,3 zarracha / sm2 dan kam va epitaksial sirt pürüzlülüğü ildiz o'rtacha kvadrat Ra. 0,15 nm dan kam. Epitaksial gofretlarning asosiy jarayon ko'rsatkichlari sanoatda ilg'or darajada.
Manba: Elektron sanoat maxsus jihozlari
Muallif: Xie Tianle, Li Ping, Yang Yu, Gong Xiaoliang, Ba Sai, Chen Guoqin, Wan Shengqiang
(China Electronics Technology Group korporatsiyasining 48-tadqiqot instituti, Changsha, Hunan 410111)
Xat vaqti: 2024 yil 04-sentabr