8 hazbeteko sic labe epituxial eta homoepitaxial prozesuen ikerketa

Gaur egun, SIC industria 150 mm-tik (6 hazbete) 200 mm-ra (8 hazbete) eraldatzen ari da. Tamaina handiko, kalitate handiko SIC-eko ogibide homoepitaxialen premiazko eskaria asetzeko, 150 mm eta 200 mm-ko 4h-sic ogitartekoak arrakastaz prestatu ziren etxeko substratuetan, independentziaz garatutako 200 mm-ko hazkunde epitaxialeko ekipamenduak erabiliz. 150 mm-ko eta 200 mm-rako egokia den prozesu homoepitaxial bat garatu zen, eta bertan hazkunde epituxialaren tasa 60 μm / h baino handiagoa izan daiteke. Abiadura handiko epitaxia betetzen duen bitartean, ogitar epituxialaren kalitatea bikaina da. 150 mm-ko eta 200 mm-ko istilu epitaxialen arteko lodiera% 1,5ean,% 3 baino txikiagoa da.

Silizio karburoa (SIC) hirugarren belaunaldiko erdieroaleen materialen ordezkarietako bat da. Matxura handiko eremuko indarraren ezaugarriak ditu, eroankortasun termiko bikaina, elektroi saturazio handien abiadura eta erradiazio erresistentzia sendoa ditu. Potentzia-gailuen energia prozesatzeko ahalmena asko zabaldu du eta potentzia handiko ekipamendu elektronikoaren hurrengo belaunaldiko zerbitzuen baldintzak bete ditzake potentzia handiko, tamaina txikiko tenperatura, erradiazio altua eta muturreko beste baldintza batzuk. Espazioa murriztu dezake, energia kontsumoa murriztu eta hozte baldintzak murriztu. Aldaketa iraultzaileak ekarri ditu energia-ibilgailu berriei, trenbide garraioan, sare adimendunei eta bestelako zelaietan. Hori dela eta, silizio karburo erdieroaleak energia handiko energia elektronikoko gailu elektronikoak burutuko dituen material aproposa bihurtu da. Azken urteotan, hirugarren belaunaldiko erdieroaleen industria garatzeko politika nazionalaren laguntzari esker, 150 mm-ko SIC gailuaren industria-sistemaren ikerketa eta garapena eta garapena eta garapena eta eraikuntza izan dira funtsean Txinan, eta industria-katearen segurtasuna funtsean bermatuta egon da. Hori dela eta, industriaren ardatza pixkanaka aldatu da kostuen kontrolera eta eraginkortasun hobekuntzara. 1. taulan erakusten den moduan, 150 mm-rekin alderatuta, 200 mm-ko SICek ertzaren erabilera handiagoa du, eta ogitarteko frijitu bakarreko irteera 1,8 aldiz handitu daiteke. Teknologia heldu ondoren, txip bakar baten fabrikazio kostua% 30 murriztu daiteke. 200 mm-ko aurrerapen teknologikoa "kostuak murrizteko eta eraginkortasuna handitzeko" zuzeneko bide bat da, eta nire herrialdearen erdieroaleen industriaren gakoa da "paraleloan exekutatzeko" edo are "beruna".

SI gailuaren prozesuaren desberdina, SIC erdieroaleen potentzia gailuak prozesatu eta prestatu dira geruza epituxialekin, ardatz gisa. Ogita epituxialak funtsezko oinarrizko materialak dira SIC Power gailuetarako. Geruza epitaxialaren kalitateak gailuaren etekina zuzenean zehazten du eta txiparen fabrikazio kostuaren% 20 balio du. Hori dela eta, hazkunde epitaxiala funtsezko bitarteko lotura da SIC Power gailuetan. Prozesu epituxialen goiko muga Ekipamendu Ekipoen arabera zehazten da. Gaur egun, 150 mm-ko Ekipamendu Epitario Ekipo Ekipamenduko Lokalizazio maila nahiko altua da, baina 200 mm-ko diseinu orokorra nazioarteko mailaren atzean dago aldi berean. Hori dela eta, kalitate handiko beharrak eta Bottleneck arazo handiak konpontzeko, kalitate handiko epitaxikoko materialen fabrikazioan, etxeko hirugarren belaunaldiko erdieroaleen industria garatzeko. Artikulu honek 200 mm-ko Epitario Ekipamendua aurkeztu du nire herrialdean arrakastaz garatu da eta prozesu epitaxiala aztertzen du. Prozesu-tenperatura, garraiolariaren tenperatura, C / SI ratioa, C / SI-ko erlazioa, eta abar. lortutakoa. Ekipamendu-prozesuaren mailak kalitate handiko SIC gailuaren prestaketaren beharrak asetzeko aukera izan dezake.

1 esperimentu

1.1 SIC prozesu epitaxialaren printzipioa

4H-SIC Homoepitaxial Hazkunde Prozesuak batez ere 2 urrats funtsezkoak dira, hots, tenperatura altuko 4H-sic substratuaren eta lurrun kimikoen gordailuen prozesu homogeneoa. Substratuaren Substratuaren helburu nagusia substratuaren substratuaren kalteak kentzea da, azaleko leuntzea, hondar leuntzeko likidoa, partikulak eta oxido geruza ondoren, eta ohiko urrats atomikoaren egitura sor daiteke substratuaren gainazalaren gainazalaren gainean. Inprimatu grabaketa normalean hidrogeno giroan egiten da. Benetako prozesuen eskakizunen arabera, gas laguntzaile kopuru txikia ere gehitu daiteke, hala nola hidrogeno kloruroa, propanoa, etilenoa edo silela. In-Situ hidrogenoaren grabaketaren tenperatura normalean 1 600 ℃ baino gehiago da, eta erreakzio-ganberaren presioa 2 × 104 PA azpitik kontrolatzen da grabaketa prozesuan.

Substratuaren gainazala in situ etiketa aktibatuta egon ondoren, tenperatura handiko lurruneko gordailuaren prozesuan sartzen da, hau da, hazkunde iturria (esaterako, Etilenoa / Propanoa, TCT, P - motako doping iturria), esate baterako, hidrogeno kloruroa erreakzio ganberara eramaten dira. Garraiolari gasa (normalean hidrogenoa). Gasak tenperatura handiko erreakzio ganberan erreakzionatu ondoren, xaflaren gainazalean kemikoki erreakzionatzen du eta 4h-sic geruza homogeneo bakarreko homogeneo bat dopin-kontzentrazio jakin batekin, lodiera espezifikoa eta kalitate handiagoa sortzen da. Esplorazio teknikoaren urteak igaro ondoren, 4H-SIC homoepitaxial teknologia funtsean heldua da eta oso erabilia da industria ekoizpenean. Munduko 4H-SIC teknologia erabilienak bi ezaugarri tipiko ditu: (1) CHRISTAL Plane-rekin (1) CHRISTAL PLICE CHECT SUBSTRATUA Txantiloi gisa. 4H-SIC homoepitaxialaren hasierako hazkundeak kristal substratu positiboa erabili zuen, hau da, <0001> SI planoa hazteko. Kristalezko substratu positiboaren gainazalean urrats atomikoen dentsitatea baxua da eta terrazak zabalak dira. Bi dimentsiotako nukleazio hazkundea erraza da epitaxia prozesuan 3c kristal sic (3C-SIC) osatzeko. Ardatz gordinak, terraza zabaleko zabalera zabalera% 4H-SIC <0001> substratuaren gainazalean sartu daiteke eta adsorbatutako aitzindariak gainazaleko energia nahiko baxua duen pauso atomikoaren posizioa modu eraginkorrean lor dezake. Urratsez urrats, taldeko lotura-posizioa paregabea da, beraz, geruza epitaxialak SPITAXIAL Geruza ezin hobeto heredatu dezake substratuaren sekuentzia sekuentzia sekuentzia bakarra. (2) Abiadura handiko hazkunde epitaxialak klorurako silizio iturria sartuz lortzen da. SIC konbentzionalen lurrun kimikoen gordailu sistemetan, silane eta propanoa (edo etilenoa) dira hazkunde iturri nagusiak. Hazkunde-tasa handitzeko prozesuan hazkunde-iturriaren fluxu tasa handituz, silizioaren osagaiaren orekaren presio partziala handitzen ari baita, erraza da silizioko klusterrak eratzea gas fase fase homogeneoen bidez, eta horrek silizio iturriaren erabilera nabarmen murrizten du. Silizioko klusterren eraketa asko mugatzen da hazkunde epituxialaren hobekuntza hobetzea. Aldi berean, silizioko klusterrek pausoko fluxuen hazkundea nahastu dezakete eta akatsak eragin ditzakete. Gas fase homogeneoa saihesteko eta hazkunde epitaxialaren tasa areagotzeko, kloroetan oinarritutako silizio iturriak sartzea da gaur egun 4h-sic-ko hazkunde epitaxialaren tasa handitzeko metodo nagusia.

1.2 200 mm (8 hazbeteko) sic ekipamendu epituxial eta prozesuen baldintzak

Paper honetan deskribatutako esperimentuak 150/200 mm-ko (6/8 hazbeteko) burututako horma horizontal horizontal monolitikoan bateragarria izan zen SIC Ekipamendu Epitariozko Ekipamendua Txinako Elektronika Teknologia Group Korporazioaren 48. Institutuak garatu zuen. Labe epituxialak ubide guztiz automatikoa kargatzen eta deskargatzeko onartzen du. 1. irudia Epitarazio Ekipamenduaren erreakzio-ganberaren barne egituraren diagrama eskematikoa da. 1. irudian erakusten den moduan, uretako kardaren kanpai bat da, ur-hoztutako interlayer bat da, eta isolamendu termikoko karbono-ganbera da, grafito grafikoko birakaria eta abar. Kuartzozko kanpai zilindriko batez estalita dago, eta kanpaiaren barruan erreakzio ganbera da Elektromagnetikoki maiztasun ertaineko indukzio-hornidura batek berotzen du. 1. irudian (b), garraiolariaren garraioa, erreakzio-gasa eta doping gasa isurtzen direnez, erreakzio ganberaren isurketatik erreakzio ganberaren behera eta isats-garen muturretik isurtzen dira. Oihalaren barruan dagoen koherentzia ziurtatzeko, aireko oinarri flotagarria eramaten duen ogia prozesuan zehar biratzen da beti.

Esperimentuan erabilitako substratua 150 mm, 200 mm-ko komertziala da (6 hazbete, 8 hazbete) <1120> Norabidea 4 ° Off-angelu angelua N-motako 4H-SIC SIC SIC SIC-SIC SICE SECE SECE SICTRATUA SICXI SHUOK KRISTALAK. Trichlorosilane (SIHCL3, TCS) eta etilenoa (C2H4) prozesuko esperientziaren hazkunde iturri nagusiak erabiltzen dira, eta horien artean TC eta C2H4-k silizio iturri eta karbono iturri gisa erabiltzen dira, hurrenez hurren, nitrogenoa (H2) diluzio gas eta garraiolari gisa erabiltzen da. Prozesuaren tenperatura epitaxialaren tenperatura 1 600 ~ 1 660 ℃ da, prozesuaren presioa 8 × 103 ~ 12 ~ 12 × 103 PA da, eta H2 garraiolarien gasaren tasa 100 ~ 140 l / min da.

1.3 Ogitarien epitaxial probak eta karakterizazioa

Fourier infragorriko espektrometroa (ekipamendu fabrikatzaile termala, IS50 eredua) eta merkurioaren zunda kontzentrazio probatzailea (Ekipamendu fabrikatzailearen semilab, 530l eredua) erabili zen epitaxial geruzaren lodiera eta dopinaren kontzentrazioaren batez bestekoa eta banaketa; Geruza bakoitzaren puntu bakoitzaren lodiera eta dopinaren kontzentrazioa diametroaren lerroan zehar puntuak hartuz zehaztu ziren, erreferentziako ertz nagusiaren lerro normala gurutzatuz 45 ° -an 5 mm-ko ertz kentzeko. 150 mm-ko istilu bat hartu zuten diametro bakarraren arabera (bi diametroa elkarren artean perpendikularrak ziren), 21 puntuko mikroskopia bat (ekipamendu fabrikatzailea Bruker, ereduaren dimentsioko ikonoa) 30 μm × 30 μm-ko eremuan hautatzeko erabili zen (5 mm ertzean kentzea) azalera probatzeko (5 mm ertz kentzea) geruza epitaxialaren zimurtasuna; Geruza epitaxialaren akatsak gainazaleko akats probatzaile bat erabiliz neurtu ziren (Ekipamenduak China Electronics Kefenghua, More Mars 4410 Pro eredua) karakterizaziorako.

2 emaitza eta eztabaida esperimental

2.1 Geruza epitaxialaren lodiera eta uniformetasuna

Geruza epitaxialaren lodiera, dopinaren kontzentrazioa eta uniformetasuna okupatzaile epituxialen kalitatea epaitzeko oinarrizko adierazleetako bat da. Lodiera zehaztasunez, dopinaren kontzentrazioa eta ez dira deping-kontzentrazioa, sic-gailuen errendimendua eta koherentzia bermatzeko gakoa eta geruza epitaxialen lodiera eta dopinaren kontzentrazio uniformetasuna ere garrantzitsuak dira ekipamendu epituxialen prozesuaren gaitasuna neurtzeko oinarri garrantzitsuak.

3. irudian, 150 mm-ko eta 200 mm-ko sic sic ogitaxikoen lodiera uniformea ​​eta banaketa kurba erakusten da. Iruditik ikus daiteke epitaxial geruzaren lodiera banatzeko kurba simetrikoa dela wafer erdiko puntuaren inguruan. Prozesu epitaxialen denbora 600 s da, 150 mm-ko azalpen epitaxialaren lodiera 10,89 μm da, eta lodiera uniformetasuna% 1,05 da. Kalkuluaren arabera, hazkunde epituxialaren tasa 65,3 μm / h da, hau da, epitaxial prozesu bizkorreko maila tipikoa. Prozesu epitaxial prozesuaren denbora berdinean, 200 mm-ko azalpen epitaxialaren lodiera 10,10 μm da, lodiera uniformea% 1,36koa da eta hazkunde tasa orokorra 60,60 μm / h da, hau da, 150 mm-ko hazkunde epitaxial tasa baino apur bat txikiagoa da. Hau da, silizio iturria eta karbono iturria erreakzio ganberaren goranzko ureztatzetik erreakzio-ganberaren maldan behera dagoenean, eta 200 mm-ko azalera 150 mm baino handiagoa da. Gasak 200 mm-ko azaleraren azalera igarotzen da distantzia luzeago baterako, eta bidean kontsumitzen den iturri gasa gehiago da. Obrak biraka mantentzen duen egoeraren arabera, geruza epituxialaren lodiera orokorra meheagoa da, beraz, hazkunde tasa motelagoa da. Orokorrean, 150 mm-ko lodiera eta 200 mm-ko ogaliko epitaxialak ditu, eta ekipoen prozesuaren gaitasunak kalitate handiko gailuen baldintzak bete ditzake.

2.2 Epitaxial geruza dopinaren kontzentrazioa eta uniformetasuna

4. irudian dopinaren kontzentrazio uniformetasuna eta 150 mm-ko banaketa eta 200 mm-ko sic ogalista epituxialak erakusten ditu. Irudian ikus daitekeen bezala, Epitarxial Wafer-en kontzentrazio banaketaren kurba simetria nabaria da ogitartekoaren erdiguneraino. 150 mm-ko eta 200 mm-ko azalera epituxialen dopinaren kontzentrazioa% 2,80 eta% 2,66 da hurrenez hurren,% 3ren barruan kontrolatu daitekeena, nazioarteko antzeko ekipoen artean maila bikaina da. Geruza epitaxialaren kontzentrazioaren kurba dipualaren norabidean banatzen da, batez ere, horma hot horizontaleko labe horizontalaren eremuan zehazten dena, aire-fluxu horizontalaren norabidea. Aire-fluxu horizontalaren hazkunde epitaxialeko labearena da. Karbono iturriaren (C2H4) ren "C2H4) tasa" tcferen "tasa baino handiagoa delako, wafer gainazalean dagoen C / SI-k ertzetik behera egiten duenean, C eta N-ren" posizio lehiakorraren teoria ", xaflaren erdian dopinaren kontzentrazioa pixkanaka behera egiten du ertza. Kontzentrazio uniforme bikaina lortzeko, N2 ertza gehitzen da EPITAXIAL PROZESUAN ZENTROA ZENTROAREN KONTZENTRAZIOAREN GORPUTZEKO PROZESUETAN MUGITZEKO ZENTROA ERAGINA, AZKEN MAILAKO KUDEAK "W" forma aurkezten du.

2.3 geruza epitaxial akatsak

Lodiera eta dopinaren kontzentrazioaz gain, epitaxial geruza akatsaren kontrolaren kontrola ere oinarrizko parametroa da, okule epituxialen kalitatea eta ekipo epituxialen prozesuaren gaitasunaren adierazle garrantzitsua. SBD eta Mosfet-ek akatsak ezberdinak izan arren, gainazaleko morfologia akatsak izan arren, erorketa akatsak, triangelu akatsak, azenario akatsak eta kometa akatsak definitzen dira SBD eta Mosfet gailuetarako akatsen hiltzaile gisa. Akats horiek dituzten patatak porrot egiteko probabilitatea handia da, beraz, hiltzaileen akats kopurua kontrolatzea oso garrantzitsua da txiparen errendimendua hobetzeko eta kostuak murrizteko. 5. irudian, 150 mm-ko akatsen hiltzaileen banaketa erakusten da eta 200 mm-ko sic ogitaxial epituxialak. C / SI ratioaren desorekarik ez dagoela, azenarioaren akatsak eta kometa akatsak funtsean ezabatu daitezke, eta triangelu akatsak eta triangelu akatsak dira, ekipamendu epituxialen funtzionamenduan, erreakzio-ganberako grafitoen piezen garbitasun maila eta substratuaren kalitatea. 2. taulan, ikus dezakegu 150 mm-ko eta 200 mm-ko ehun mm-ko defektitatearen dentsitate larria 0,3 partikula / cm2 barruan kontrolatu daitekeela. 150 mm-ko azalpenen gaineko desorekaren kontrol maila 200 mm-ko azalpen epituxialarena baino hobea da. Hau da, 150 mm-ko substratuaren prestaketa prozesua 200 mm baino handiagoa delako, substratuaren kalitatea hobea da eta 150 mm-ko grafitoen aurkako ganbera ganbera baino ez da garbitasunaren kontrol maila hobea da.

2.4 Ogitar epitaxialaren gainazalaren zakarra

6. irudiak 150 mm-ko azaleraren afm irudiak erakusten ditu eta 200 mm-ko sic sic ogalista epituxialak. Irudian ikus daitekeenez, gainazaleko erroa 150 mm-ko luzera du. Gainazal leuna duen geruza epitaxialak 150 mm-ko eta 200 mm-ko angelu txikiko substratuetan lor daitekeela ikus daiteke, hazkunde epitaxial optimizatuaren prozesua erabiliz.

3. Ondorioak

150 mm eta 200 mm-ko 4h-sic ogitartekoak arrakastaz prestatu ziren etxeko substratuetan 200 mm-ko hazkunde epitaxialeko ekipamenduak erabiliz, eta 150 mm eta 200 mm-ko egokia den prozesu homoepitaxial bat garatu zen. Hazkunde epituxial tasa 60 μm / h baino handiagoa izan daiteke. Abiadura handiko epitaxia eskakizuna betetzen duen bitartean, ogitar epitaxialaren kalitatea bikaina da. 150 mm-ko eta 200 mm-ko istilu epitaxikoen arteko lodieraren uniformetasuna% 1 baino txikiagoa da. Defect-eko dentsitateak 0,3 partikula / cm2 baino txikiagoa da, eta Ridness Square RA karratua 0,15 nm baino txikiagoa da. Ogita epituxialen oinarrizko prozesuaren adierazleak industrian maila aurreratua dute.

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

Vetek erdieroalea Txinako fabrikatzaile profesionala daCVD SIC estalitako sabaia, CVD sic estalduraren tobera, etaSic estalduraren eraztuna.  Vetek erdieroaleek konpromisoa hartu dute SIC Wafer produktuetarako irtenbide aurreratuak eskaintzeko.

Interesa baduzu8 hazbeteko sic labe epituxial eta homoepitaxial prozesua, Mesedez, jar zaitez gurekin harremanetan zuzenean.

MOB: + 86-180 6922 0752

Whatsapp: +86 180 6922 0752

Posta elektronikoa: anny@veteksemi.com