8 düymlük sic epitaxial soba və homoepitaxial proses tədqiqatı

Hal-hazırda SIC sənayesi 150 mm (6 düym) 200 mm (8 düym) arasında dəyişir. Sənayedə böyük ölçülü, yüksək keyfiyyətli SIC, yüksək keyfiyyətli SIC Homoepitaxial gofreti, 150 mm və 200 mm-lik homoepitaxial wafters, müstəqil inkişaf etmiş 200 mm sic epitaxial böyümə avadanlıqlarından istifadə edərək daxili substratlarda uğurla hazırlandı. 150 mm və 200 mm-ə uyğun bir homoepitaxial proses hazırlanmışdır, epitaxial böyümə sürəti 60 mkm / saatdan çox ola bilər. Yüksək sürətli epitaxy ilə görüşərkən epitaxial vafli keyfiyyəti əladır. 150 mm və 200 mm-lik epitaxial waferlərin qalınlığı 1,5% -dən azdır, konsentrasiyanın vahidliyi, ölümcül qüsurlu sıxlığı 0,3 hissəcik / sm2-dən azdır və epitaksial səth püresi 0,15 nm-dən azdır və bütün əsas proses göstəriciləri sənayenin qabaqcıl səviyyəsindədir.

Silikon Karbide (SIC) üçüncü nəsil yarımkeçirici materialların nümayəndələrindən biridir. Yüksək qəzalı sahə gücünün, əla istilik keçiriciliyinin, böyük elektron doyma sürüşmə sürətinin və güclü radiasiya müqavimətinin xüsusiyyətlərinə malikdir. Enerji cihazlarının enerji emal gücünü çox genişləndirdi və yüksək güc, kiçik ölçülü, yüksək temperatur, yüksək temperatur, yüksək radiasiya və digər ekstremal şərait olan cihazlar üçün növbəti güc elektron avadanlıqlarının xidmət tələblərinə cavab verə bilər. Məkanı azalda, enerji istehlakını azalda və soyutma tələblərini azalda bilər. Yeni enerji nəqliyyatı, dəmir yolu nəqliyyatı, ağıllı ızgaralar və digər sahələrdə inqilabi dəyişikliklər gətirdi. Buna görə, silikon karbid yarımkeçiriciləri, yüksək güclü elektrik enerjisi elektron cihazlarının növbəti nəslinə rəhbərlik edəcək ideal material kimi tanınır. Son illərdə, üçüncü nəsil yarımkeçirici sənayesinin inkişafına dair milli siyasət dəstəyi sayəsində, 150 mm SIC-nin tədqiqat və inkişafı və inşası, 150 mm-lik cihaz sənayesi sisteminin inşası və sənaye zəncirinin təhlükəsizliyi əsasən zəmanətlidir. Buna görə, sənayenin diqqəti tədricən xərclərə nəzarət və səmərəliliyin yaxşılaşdırılmasına keçdi. Cədvəl 1-də göstərildiyi kimi, 150 mm ilə müqayisədə 200 mm SIC daha yüksək bir kənar istifadə nisbətinə malikdir və tək vafli çiplərin çıxışı təxminən 1,8 dəfə artırıla bilər. Texnologiyanın yetişməsindən sonra bir çipin istehsal dəyəri 30% azaldıla bilər. 200 mm texnoloji irəliləyiş, "xərclərin azaldılması və artan səmərəliliyi azaltmaq" vasitəsidir və bu da mənim ölkəmin yarımkeçirici sənayesinin "paralel" və ya "rəhbərlik" və ya hətta "qurğuşun" üçün əsasdır.

SI cihaz prosesindən fərqli olaraq, SIC yarımkeçirici elektrik cihazları hamısı işlənir və təməl daşı kimi epitaksial təbəqələrlə hazırlanmışdır. Epitaxial Wafters, SIC elektrik cihazları üçün əsas əsas materialdır. Epitaxial təbəqənin keyfiyyəti birbaşa cihazın məhsuldarlığını müəyyənləşdirir və onun dəyəri çip istehsalının qiymətinin 20% -ni təşkil edir. Buna görə epitaxial böyümə, SIC elektrik cihazlarında vacib bir ara əlaqədir. Epitaxial proses səviyyəsinin yuxarı həddi epitaksial avadanlıqlarla müəyyən edilir. Hazırda məişət 150 mm sic epitaxial avadanlıqların lokalizasiya dərəcəsi nisbətən yüksəkdir, lakin eyni zamanda beynəlxalq səviyyədə 200 mm geridə qalır. Buna görə də, daxili üçüncü nəsil yarımkeçirici sənayesinin inkişafı üçün iri ölçülü, yüksək keyfiyyətli epitaxial maddi istehsal edən təcili ehtiyacları və buttleneck problemlərini həll etmək üçün bu sənəd, ölkəmdə uğurla inkişaf etdirilən 200 mm SIC Epitaxial avadanlıqları təqdim edir və epitaxial prosesi araşdırır. Proses temperaturu, daşıyıcı qaz axını dərəcəsi, C / SI nisbəti və s. Kimi proses parametrlərini optimallaşdıraraq, konsentrasiyası vahidliyi <3%, qalınlığı qeyri-bərabərlik <0.2 hissəciklər / sic epitaxial gofre, 200 mm silikon karbid epitaxial soba əldə edilir. Avadanlıqlar prosesi səviyyəsi yüksək keyfiyyətli SIC güc cihazının hazırlanmasının ehtiyaclarını ödəyə bilər.

1 təcrübə

1.1 SIC epitaxial prosesin prinsipi

4H-sic homoepitaxial böyümə prosesi əsasən 2 əsas addım, yəni 4 saat substrat və homojen kimyəvi buxar çökmə prosesinin yüksək temperaturda incə tiryək. Substratın substratının əsas məqsədi, vaffer cilalama, qalıq cilalama, hissəciklər və oksid təbəqəsi, hissəciklər və oksid təbəqəsi, tort səthində müntəzəm atom addım quruluşundan sonra substratın yeraltı zədələrini çıxarmaqdır. In-situ etching ümumiyyətlə bir hidrogen atmosferində aparılır. Həqiqi proses tələblərinə görə, hidrogen xlorid, propan, etilen və ya silen kimi az miqdarda köməkçi qaz əlavə edilə bilər. Situ hidrogeninin temperaturu ümumiyyətlə 1 600 ℃ -dən yuxarıdır və reaksiya otağının təzyiqi ümumiyyətlə 2 × 104 PA-dan aşağıya nəzarət edir.

Substrat səthində in-temperaturun temperaturu tərəfindən aktivləşdirildikdən sonra, yüksək temperatur kimyəvi buxar çökmə prosesinə, yəni böyümə mənbəyinə (Etilen / propan, TCS / Silane), Doping mənbəyi (N-Type Doping Mənbə Tmal) və hidrogen xloru kimi köməkçi qazın (adətən hidrogen) reaksiya otağına aparılır. Qaz yüksək temperaturlu reaksiya otağında reaksiya verdikdən sonra, Precursorun bir hissəsi kimyəvi cəhətdən və adfer səthində kimyəvi cəhətdən və adsorbs reaksiya verir və müəyyən bir doping konsentrasiyası, xüsusi qalınlığı və daha yüksək keyfiyyəti bir şablon kimi tək kristal 4H-sik substratdan istifadə edərək substrat səthində formalaşır. İllik texniki kəşfiyyatdan sonra 4H-SIC homoepitaxial texnologiya əsasən yetişmiş və geniş şəkildə sənaye istehsalında geniş istifadə olunur. Dünyadakı ən çox istifadə olunan 4H-SIC homoepitaxial texnologiyanı iki tipik xüsusiyyətə malikdir: (1) (1) <0001> kristal təyyarəsinə nisbətən, <11-20> kristal istiqaməti tərəfə) olan oblique kəsilmiş substrat, çirksiz tək kristal 4H-sik 4H-sic epitaxial təbəqə, addım-axın artım rejimi şəklində substratda saxlanılır. Erkən 4H-sic homoepitaxial böyümə müsbət bir kristal substratdan istifadə etdi, yəni böyümə üçün <0001> si təyyarəsi. Müsbət kristal substratın səthindəki atom addımlarının sıxlığı azdır və terraslar genişdir. 3C Crystal SIC (3C-SIC) yaratmaq üçün epitaxy prosesi zamanı iki ölçülü nukleation artımı asandır. Axis kəsmə, yüksək sıxlıq, dar terras genişliyi eni atom addımları tərəfindən 4H-sic <0001> substratın səthində tətbiq edilə bilər və adsorbed prekursoru səthi yayılması ilə nisbətən aşağı səth enerjisi ilə atom pilləli mövqeyinə təsirli ola bilər. Addım-addım, Precursor Atom / molekulyar qrup bağlama mövqeyi unikaldır, buna görə də addım axını artırmaq rejimində epitaxial təbəqə substrat kimi eyni kristal fazası ilə substratın substratının substratının substratının substratının mirasonunu mükəmməl şəkildə miras ala bilər. (2) Xlor tərkibli silikon mənbəyini təqdim etməklə yüksək sürətli epitaxial artım əldə edilir. Adi SIC-də kimyəvi buxarlanma çökmə sistemləri, silan və propan (və ya etilen) əsas artım mənbələridir. Böyümə mənbəyinin axını artırmaqla artım tempinin artması prosesində, silikon komponentinin tarazlı təzyiqi artmaqda davam edir, silikon mənbəyinin istifadəsini əhəmiyyətli dərəcədə azaltan homojen qaz fazası nukleatı tərəfindən silikon qrupları yaratmaq asandır. Silikon qruplarının meydana gəlməsi epitaksial böyümə sürətinin yaxşılaşmasını çox məhdudlaşdırır. Eyni zamanda, silikon klasterləri addım axınının artımını poza və qüsurlu nukleationa səbəb ola bilər. Homojen qaz fazası nüvəsi və epitaksial böyümə sürətini artırmaq üçün, xlor əsaslı silikon mənbələrinin tətbiqi hazırda 4H-SIC-nin epitaksial böyümə sürətini artırmaq üçün əsas metoddur.

1.2 200 mm (8 düym) SIC epitaxial avadanlıq və proses şərtləri

Bu sənəddə təsvir olunan təcrübələr, hamısı 150/200 mm (6/8 düym), 48-ci Çin Electronics Technology Group Corporation tərəfindən hazırlanan 150/200 mm (6/8 düym) uyğun monolit üfüqi isti divar epitaxial avadanlıqlar üzərində aparılmışdır. Epitaxial sobası tam avtomatik vafli yükləmə və boşaltmağı dəstəkləyir. Şəkil 1, epitaxial avadanlıqların reaksiya otağının daxili quruluşunun sxematik bir diaqramıdır. Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, reaksiya otağının xarici divarı, su ilə soyudulmuş bir interlayer olan kvars zəngidir və istilik izolyasiya karbonu, yüksək təmizlikli xüsusi qrafit boşluğundan ibarət olan yüksək temperaturlu reaksiya otağıdır. Orta tezlikli induksiya enerji təchizatı. Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, daşıyıcı qaz, reaksiya qazı və doping qazı, reaksiya otağının yuxarı hissəsində, reaksiya otağının yuxarı hissəsində infer səthindən axan və doping qazı axın. Vaferdəki ardıcıllığı təmin etmək üçün hava üzən bazası tərəfindən aparılmış vaflon həmişə proses zamanı fırlanır.

Təcrübədə istifadə olunan substrat, ticari 150 mm, 200 mm (6 düym, 8 düym) <1120> istiqamətdə 4 ° AGN-dən kənarda keçirici n-tipli 4h-sic, Shanxi Shuoke Crystal tərəfindən hazırlanmışdır. TRichloroSilane (SIHCL3, TCS) və etilen (C2H4), bu müddət ərzində TCS və C2H4-də TCS və C2H4-də silikon mənbəyi və karbon mənbəyi kimi istifadə olunur, yüksək saflıq dopinq mənbəyi kimi istifadə olunur və hidrogen (H2), hidrogen (H2) kimi seyreltmə qazı və daşıyıcı qaz kimi istifadə olunur. Epitaxial proses temperaturu diapazonu 1 600 ~ 1 660 ℃, proses təzyiqi 8 × 103 ~ 12 × 103 PA, H2 Carrier qaz axını dərəcəsi 100 ~ 140 l / dəq.

1.3 Epitaxial vafli test və xarakterizə

Furier infraqırmızı spektrometr (avadanlıq istehsalçısı termal balıqçı, modeldir, modeldir) və Mercury Probe konsentrasiyası test cihazı (avadanlıq istehsalçısı semilab, model 530l), epitaxial təbəqə qalınlığının və dopinq konsentrasiyasının orta və paylanmasını xarakterizə etmək üçün istifadə edilmişdir; Epitaxial təbəqədəki hər nöqtənin hər nöqtəsinin qalınlığı və doping konsentrasiyası, əsas istinad kənarının normal xəttinin normal xəttinin 45 °-də 5 mm kənarında çıxarılması ilə 45 ° -də normadan kənarlaşdırılması ilə müəyyən edildi. 150 mm gofret üçün, bir diametrli bir diametrli 9 bal (bir-birinə iki diametrli iki diametrli bir-birinə dik idi) və 200 mm-lik vaflı, 21 bal götürülmüşdür, 21 bal götürülmüşdür. epitaxial təbəqənin səth pürüzü; Epitaxial təbəqənin qüsurları bir səth qüsuru testerindən (avadanlıq istehsalçısı Çin elektronikası, model mars 4410 pro) xarakterizə etmək üçün ölçülür.

2 eksperimental nəticə və müzakirə

2.1 Epitaksial qat qalınlığı və vahidliyi

Epitaksial qat qalınlığı, doping konsentrasiyası və vahidliyi epitaxial gofretlərin keyfiyyətinə görə əsas göstəricilərdən biridir. Düzgün idarə edilə bilən qalınlığı, dopinq konsentrasiyası və genişliyi içərisindəki doping konsentrasiyası və sic elektrik cihazlarının performansını və ardıcıllığını təmin etmək üçün açardır və epitaksial qat qalınlığı və doping konsentrasiyası vahidliyi epitaksial avadanlıqların proses qabiliyyətini ölçmək üçün vacib əsaslardır.

Şəkil 3, 150 mm və 200 mm-lik epitaxial wafters qalınlığının vahidliyi və paylama əyrisini göstərir. Bu rəqəmdən görünmək olar ki, epitaxial təbəqə qalınlığı paylama əyrisi, voberin mərkəzi nöqtəsi haqqında simmetrikdir. Epitaxial proses müddəti 600 S, 150 mm epitaxial gofretin orta epitaksial qatının qalınlığı 10,89 mkm, qalınlığı bərabərliyi 1.05% -dir. Hesablamadan, epitaksial böyümə sürəti, tipik sürətli epitaxial proses səviyyəsi olan 65,3 mkm / saatdır. Eyni epitaxial prosesin altına görə, 200 mm epitaxial vaflonun epitaksial qatının qalınlığı 10,10 mkm, qalınlığı vahidliyi 1.36% -dir və ümumi artım tempi, 150 mm epitaxial böyümə sürətindən bir qədər aşağı olan 60,60 mk / saatdır. Bunun səbəbi, silikon mənbəyi və karbon mənbəyi, reaksiya otağının aşağı axınına qədər olan reaksiya otağının yuxarı hissəsindən və 200 mm boşalma sahəsi 150 mm-dən böyükdür. Qaz daha uzun məsafəyə 200 mm gofretin səthindən axır və yol boyu mənbə qazı daha çoxdur. Daferin fırlanmaması şərti ilə epitaxial təbəqənin ümumi qalınlığı incədir, buna görə böyümə sürəti daha yavaş olur. Ümumiyyətlə, 150 mm və 200 mm epitaxial wafters qədər qalınlığı vahidliyi əladır və avadanlıqların proses qabiliyyəti yüksək keyfiyyətli cihazların tələblərinə cavab verə bilər.

2.2 Epitaxial təbəqə doping konsentrasiyası və vahidliyi

Şəkil 4, 150 mm və 200 mm sic epitaxial wafters doping konsentrasiyası vahidliyini və əyri paylamasını göstərir. Fiqurdan göründüyü kimi, epitaxial vafdandakı konsentrasiya paylama əyrisi, vaffin mərkəzinə nisbətən açıq simmetriya var. 150 mm və 200 mm epitaksial təbəqənin dopinq konsentrasiyası vahidliyi, beynəlxalq oxşar avadanlıqlar arasında əla səviyyədə olan 3% -də nəzarət edilə bilən 2,80% və 2.66% təşkil edir. Epitaxial təbəqənin doping konsentrasiyası əyrisi, əsasən üfüqi hava axını epitaxial böyümə sobasının hava axınının axını (yuxarı) hava axınının axını), gofret səthindən aşağı axın nöqtəsindən axır; Karbon mənbəyinin (C2H4) sürüşmə mənbəyinin (TCS) nisbətində "Yolun kənarında tükənmə" nisbəti, vafnat səthindəki həqiqi c / si, c və n-nin "rəqabət mövqeyi nəzəriyyəsi" də azalır (o, kobudluq mərkəzindəki dopinq konsentrasiyası tədricən kənara doğru azalır. Mükəmməl konsentrasiya vahidliyini əldə etmək üçün, EDGE N2, epitaksial proses zamanı kompensasiya şəklində kompensasiya şəklində əlavə olunur, son doping konsentrasiyası əyrisi "W" formasını təqdim etsin.

2.3 Epitaxial qat qüsurları

Qalınlıq və dopinq konsentrasiyasına əlavə olaraq, epitaxial təbəqə qüsuruna nəzarət, epitaxial wafters keyfiyyətinin keyfiyyətini və epitaksial avadanlıqların proses qabiliyyətinin vacib bir göstəricisini ölçmək üçün əsas parametrdir. SBD və Mosfet qüsurlar üçün fərqli tələblərə, damcı qüsurları, üçbucaq qüsurları, yerkökü qüsurları və komet qüsurları SBD və Mosfet cihazları kimi müəyyənləşdirilərək. Bu qüsurları ehtiva edən fişlərin uğursuzluğu ehtimalı yüksəkdir, buna görə də qatil qüsurlarının sayına nəzarət çip məhsuldarlığının yaxşılaşdırılması və xərclərin azaldılması üçün son dərəcə vacibdir. Şəkil 5, 150 mm və 200 mm, sic epitaxial wafters qatil qüsurlarının paylanmasını göstərir. C / SI nisbətində açıq bir balanssızlıq, yerkökü qüsurları və kometa qüsurları əsasən aradan qaldırıla bilər, damcı və üçbucaq qüsurları, epitaksial avadanlıqlar, reaksiya otağında çirk səviyyəsi və substratın keyfiyyəti ilə təmizlik nəzarəti ilə əlaqədardır. Cədvəl 2-dən, 150 mm və 200 mm epitaxial waferlərin ölümcül qüsurlu sıxlığının eyni tipli avadanlıq üçün əla səviyyədə olan 0.3 hissəcik / sm2-də nəzarət edilə biləcəyini görə bilərik. 150 mm epitaxial gofretin ölümcül qüsuru sıxlığı səviyyəsi 200 mm epitaksial vaflidən daha yaxşıdır. Bunun səbəbi, 150 mm substrat hazırlığı prosesi 200 mm-dən daha yetkinləşir, substrat keyfiyyəti daha yaxşıdır və 150 ​​mm qrafit reaksiya otağının çirk idarəsi səviyyəsi daha yaxşıdır.

2.4 Epitaxial vafli səth pürüzü

Şəkil 6, 150 mm və 200 mm sic epitaxial wafter səthinin AFM şəkillərini göstərir. Fiqurdan göründüyü kimi, səthi kökü, 150 mm və 200 mm epitaksial gofret, epitaxial təbəqənin hər zaman artımının artımının artım rejimini həmişə artıran və epitaksial təbəqənin səthi hamar olur və heç bir addım toplaması olur. Hamar bir səthlə epitaksial təbəqənin optimallaşdırılmış epitaxial böyümə prosesindən istifadə edərək 150 mm və 200 mm aşağı bucaqlı substratlarda əldə edilə bilər.

3. Nəticələr

150 mm və 200 mm 4H-SIC 4H-SIC homoepitaxial wafters, öz-özünə inkişaf etmiş 200 mm sic epitaxial böyümə avadanlıqlarından istifadə edərək daxili substratlarda uğurla hazırlandı və 150 ​​mm və 200 mm üçün ən uyğun bir homoepitaxial proses hazırlanmışdır. Epitaksial böyümə sürəti 60 mkm / saatdan çox ola bilər. Yüksək sürətli epitaxy tələbi ilə görüşərkən epitaksial vafli keyfiyyəti əladır. 150 mm və 200 mm-lik epitaxial wafters-in qalınlığı 1,5% -dən azdır, konsentrasiyanın vahidliyi 3% -dən azdır, ölümcül qüsurlu sıxlıqdan azdır və epitaksial səth püresi kökü 0,15 Nm-dən azdır. Epitaxial Wafters əsas proses göstəriciləri sənayedə inkişaf etmiş səviyyədədir.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Vetek yarımkeçiricisi peşəkar Çin istehsalçısıdırCvd sic örtülmüş tavan, Cvd sic örtük nozzle, vəSic örtük inlet üzüyü.  Vetek yarımkeçiricisi yarımkeçirici sənayesi üçün müxtəlif SIC vafli məhsulları üçün qabaqcıl həllər təqdim etməyə çalışır.

Əgər maraqlanırsınızsa8 düymlük sic epitaxial soba və homoepitaxial proses, Xahiş edirəm birbaşa bizimlə əlaqə saxlamaqdan çekinmeyin.

Mob: + 86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

Email: anny@veteksemi.com