ເຕົາເຜົາ SiC epitaxial 8 ນິ້ວແລະການຄົ້ນຄວ້າຂະບວນການ homoepitaxial

ໃນປັດຈຸບັນ, ອຸດສາຫະກໍາ SiC ກໍາລັງປ່ຽນຈາກ 150 ມມ (6 ນິ້ວ) ໄປ 200 ມມ (8 ນິ້ວ). ເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການອັນຮີບດ່ວນສໍາລັບຂະຫນາດໃຫຍ່, ຄຸນນະພາບສູງ wafers SiC homoepitaxial ໃນອຸດສາຫະກໍາ, 150 ມມແລະ 200 ມມ 4H-SiC homoepitaxial wafers ໄດ້ຖືກກະກຽມສົບຜົນສໍາເລັດໃນ substrates ພາຍໃນປະເທດໂດຍນໍາໃຊ້ອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial 200 ມມ SiC ພັດທະນາເອກະລາດ. ຂະບວນການ homoepitaxial ທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບ 150 ມມແລະ 200 ມມໄດ້ຖືກພັດທະນາ, ເຊິ່ງອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ສາມາດສູງກວ່າ 60 μm / h. ໃນຂະນະທີ່ພົບກັບ epitaxy ຄວາມໄວສູງ, ຄຸນນະພາບ wafer epitaxial ແມ່ນດີເລີດ. ຄວາມສອດຄ່ອງຄວາມຫນາຂອງ 150 ມມແລະ 200 ມມ SiC epitaxial wafers ສາມາດຄວບຄຸມພາຍໃນ 1.5%, ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 3%, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ຮ້າຍແຮງແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 0.3 particles / cm2, ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພື້ນຜິວ epitaxial ຮາກຫມາຍຄວາມວ່າ square Ra ແມ່ນ. ຫນ້ອຍກວ່າ 0.15 nm, ແລະຕົວຊີ້ວັດຂະບວນການຫຼັກທັງຫມົດແມ່ນຢູ່ໃນລະດັບກ້າວຫນ້າຂອງອຸດສາຫະກໍາ.

Silicon Carbide (SiC) ແມ່ນຫນຶ່ງໃນຕົວແທນຂອງວັດສະດຸ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມ. ມັນມີຄຸນລັກສະນະຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງພາກສະຫນາມທີ່ແຕກຫັກສູງ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ, ຄວາມໄວຂອງການອີ່ມຕົວຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຂະຫນາດໃຫຍ່, ແລະການຕໍ່ຕ້ານລັງສີທີ່ເຂັ້ມແຂງ. ມັນໄດ້ຂະຫຍາຍຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຄວາມສາມາດໃນການປຸງແຕ່ງພະລັງງານຂອງອຸປະກອນພະລັງງານແລະສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການການບໍລິການຂອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານຕໍ່ໄປສໍາລັບອຸປະກອນທີ່ມີພະລັງງານສູງ, ຂະຫນາດນ້ອຍ, ອຸນຫະພູມສູງ, ລັງສີສູງແລະສະພາບທີ່ຮຸນແຮງອື່ນໆ. ມັນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນພື້ນທີ່, ຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການຂອງຄວາມເຢັນ. ມັນ​ໄດ້​ນໍາ​ເອົາ​ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ການ​ປະ​ຕິ​ວັດ​ກັບ​ຍານ​ພາ​ຫະ​ນະ​ພະ​ລັງ​ງານ​ໃຫມ່​, ການ​ຂົນ​ສົ່ງ​ທາງ​ລົດ​ໄຟ​, ຕາ​ຂ່າຍ​ໄຟ​ຟ້າ smart ແລະ​ຂົງ​ເຂດ​ອື່ນໆ​. ດັ່ງນັ້ນ, ຊິລິໂຄນຄາໄບ້ semiconductors ໄດ້ກາຍເປັນທີ່ຍອມຮັບວ່າເປັນວັດສະດຸທີ່ເຫມາະສົມທີ່ຈະນໍາພາອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີພະລັງງານສູງໃນການຜະລິດຕໍ່ໄປ. ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ຍ້ອນການສະຫນັບສະຫນູນນະໂຍບາຍແຫ່ງຊາດສໍາລັບການພັດທະນາອຸດສາຫະກໍາ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມ, ການຄົ້ນຄວ້າແລະການພັດທະນາແລະການກໍ່ສ້າງລະບົບອຸດສາຫະກໍາອຸປະກອນ SiC 150 ມມໄດ້ສໍາເລັດໂດຍພື້ນຖານໃນປະເທດຈີນ, ແລະຄວາມປອດໄພຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາມີ. ໄດ້ຮັບການຮັບປະກັນໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ. ດັ່ງນັ້ນ, ຈຸດສຸມຂອງອຸດສາຫະກໍາໄດ້ຄ່ອຍໆຫັນໄປສູ່ການຄວບຄຸມຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະການປັບປຸງປະສິດທິພາບ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຕາຕະລາງ 1, ເມື່ອທຽບກັບ 150 ມມ, SiC 200 ມມມີອັດຕາການນໍາໃຊ້ຂອບທີ່ສູງກວ່າ, ແລະຜົນຜະລິດຂອງຊິບ wafer ດຽວສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນປະມານ 1.8 ເທົ່າ. ຫຼັງ​ຈາກ​ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ໃຫຍ່​ຂຶ້ນ​, ຕົ້ນ​ທຶນ​ການ​ຜະ​ລິດ​ຂອງ chip ດຽວ​ສາ​ມາດ​ຫຼຸດ​ລົງ 30​%​. ຄວາມແຕກແຍກທາງດ້ານເທກໂນໂລຍີ 200 ມມແມ່ນວິທີການໂດຍກົງຂອງ "ການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບ", ແລະມັນຍັງເປັນກຸນແຈສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາ semiconductor ຂອງປະເທດຂອງຂ້ອຍທີ່ຈະ "ແລ່ນຂະຫນານ" ຫຼືແມ້ກະທັ້ງ "ນໍາ".

ແຕກຕ່າງຈາກຂະບວນການອຸປະກອນ Si, ອຸປະກອນໄຟຟ້າ semiconductor SiC ໄດ້ຖືກປຸງແຕ່ງແລະກະກຽມດ້ວຍຊັ້ນ epitaxial ເປັນພື້ນຖານ. Epitaxial wafers ແມ່ນວັດສະດຸພື້ນຖານທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບອຸປະກອນພະລັງງານ SiC. ຄຸນນະພາບຂອງຊັ້ນ epitaxial ໂດຍກົງກໍານົດຜົນຜະລິດຂອງອຸປະກອນ, ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງມັນກວມເອົາ 20% ຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດຊິບ. ດັ່ງນັ້ນ, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ແມ່ນການເຊື່ອມໂຍງຂັ້ນກາງທີ່ສໍາຄັນໃນອຸປະກອນພະລັງງານ SiC. ຂອບເຂດຈໍາກັດເທິງຂອງລະດັບຂະບວນການ epitaxial ຖືກກໍານົດໂດຍອຸປະກອນ epitaxial. ໃນປັດຈຸບັນ, ລະດັບທ້ອງຖິ່ນຂອງອຸປະກອນ SiC epitaxial 150 ມມພາຍໃນປະເທດແມ່ນຂ້ອນຂ້າງສູງ, ແຕ່ຮູບແບບໂດຍລວມຂອງ 200 ມມຍັງລ້າຫລັງລະດັບສາກົນໃນເວລາດຽວກັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອແກ້ໄຂຄວາມຕ້ອງການອັນຮີບດ່ວນແລະບັນຫາຄໍຂວດຂອງການຜະລິດວັດສະດຸ epitaxial ຂະຫນາດໃຫຍ່, ຄຸນນະພາບສູງສໍາລັບການພັດທະນາອຸດສາຫະກໍາ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມພາຍໃນປະເທດ, ເອກະສານສະບັບນີ້ແນະນໍາອຸປະກອນ epitaxial 200 ມມ SiC ປະສົບຜົນສໍາເລັດໃນປະເທດຂອງຂ້ອຍ, ແລະສຶກສາຂະບວນການ epitaxial. ໂດຍການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຕົວກໍານົດການຂະບວນການເຊັ່ນ: ອຸນຫະພູມຂະບວນການ, ອັດຕາການໄຫຼຂອງອາຍແກັສ, ອັດຕາສ່ວນ C / Si, ແລະອື່ນໆ, ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ <3%, ຄວາມຫນາບໍ່ເປັນເອກະພາບ <1.5%, roughness Ra <0.2 nm ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງຕາຍ <0.3 particles. /cm2 ຂອງ 150 ມມ ແລະ 200 ມມ SiC epitaxial wafers ທີ່ມີການພັດທະນາຕົນເອງ 200 ມມ silicon carbide furnace epitaxial ແມ່ນໄດ້ຮັບ. ລະດັບຂະບວນການອຸປະກອນສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການກະກຽມອຸປະກອນພະລັງງານ SiC ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ.

1 ການທົດລອງ

1.1 ຫຼັກການຂອງຂະບວນການ SiC epitaxial

ຂະບວນການເຕີບໂຕ homoepitaxial 4H-SiC ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບມີ 2 ຂັ້ນຕອນທີ່ສໍາຄັນ, ຄື, ການຝັງຕົວຢູ່ໃນບ່ອນທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງຂອງ substrate 4H-SiC ແລະຂະບວນການປ່ອຍອາຍພິດຂອງສານເຄມີທີ່ເປັນເອກະພາບ. ຈຸດປະສົງຕົ້ນຕໍຂອງການ etching substrate in-situ ແມ່ນເພື່ອເອົາຄວາມເສຍຫາຍ subsurface ຂອງ substrate ຫຼັງຈາກການຂັດ wafer, ນ້ໍາຂັດທີ່ຕົກຄ້າງ, ອະນຸພາກແລະຊັ້ນ oxide, ແລະໂຄງສ້າງຂັ້ນຕອນປະລໍາມະນູປົກກະຕິສາມາດໄດ້ຮັບການສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນພື້ນຜິວ substrate ໄດ້ໂດຍການ etching. ການຂຸດເຈາະຢູ່ໃນສະຖານທີ່ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນດໍາເນີນຢູ່ໃນບັນຍາກາດໄຮໂດເຈນ. ອີງຕາມຂໍ້ກໍານົດຂອງຂະບວນການຕົວຈິງ, ຈໍານວນອາຍແກັສຊ່ວຍຍັງສາມາດໄດ້ຮັບການເພີ່ມ, ເຊັ່ນ hydrogen chloride, propane, ethylene ຫຼື silane. ອຸນຫະພູມຂອງ in-situ etching hydrogen ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນສູງກວ່າ 1 600 ℃, ແລະຄວາມກົດດັນຂອງຫ້ອງຕິກິຣິຍາໄດ້ຖືກຄວບຄຸມໂດຍທົ່ວໄປຂ້າງລຸ່ມນີ້ 2 × 104 Pa ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການ etching.

ຫຼັງຈາກພື້ນຜິວຍ່ອຍໄດ້ຖືກກະຕຸ້ນໂດຍການຝັງຢູ່ໃນສະຖານທີ່, ມັນເຂົ້າສູ່ຂະບວນການປ່ອຍອາຍພິດທາງເຄມີທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ, ນັ້ນແມ່ນ, ແຫຼ່ງການຂະຫຍາຍຕົວ (ເຊັ່ນ: ເອທີລີນ / ໂປເປນ, TCS / silane), ແຫຼ່ງ doping (n-type doping source nitrogen. , p-type doping source TMAl), ແລະອາຍແກັສຊ່ວຍເຊັ່ນ hydrogen chloride ຖືກຂົນສົ່ງໄປຍັງຫ້ອງຕິກິຣິຍາໂດຍຜ່ານການໄຫຼຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງອາຍແກັສ carrier (ປົກກະຕິແລ້ວ hydrogen). ຫຼັງຈາກອາຍແກັສ reacts ຢູ່ໃນຫ້ອງຕິກິຣິຍາອຸນຫະພູມສູງ, ບາງສ່ວນຂອງຄາຣະວາກ່ອນ reacts ທາງເຄມີແລະ adsorbs ເທິງຫນ້າດິນ wafer, ແລະ crystals ດຽວກັນເປັນກ້ອນດຽວ 4H-SiC epitaxial layer ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ doping ສະເພາະ, ຄວາມຫນາສະເພາະ, ແລະຄຸນນະພາບທີ່ສູງຂຶ້ນແມ່ນສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນໂດຍໃຊ້ຊັ້ນໃຕ້ດິນ 4H-SiC ກ້ອນດຽວເປັນແມ່ແບບ. ຫຼັງຈາກປີຂອງການສໍາຫຼວດດ້ານວິຊາການ, ເຕັກໂນໂລຊີ homoepitaxial 4H-SiC ໄດ້ matured ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການຜະລິດອຸດສາຫະກໍາ. ເຕັກໂນໂລຊີ homoepitaxial 4H-SiC ທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດໃນໂລກມີສອງລັກສະນະປົກກະຕິ: (1) ການນໍາໃຊ້ off-axis (ກ່ຽວກັບຍົນໄປເຊຍກັນ <0001>, ໄປສູ່ທິດທາງໄປເຊຍກັນ <11-20>) oblique cut substrate ເປັນ. ແມ່ແບບ, ຊັ້ນຜະລຶກຜະນຶກອັນດຽວທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ 4H-SiC ໂດຍບໍ່ມີການ impurities ຈະຖືກຝາກໄວ້ເທິງຊັ້ນໃຕ້ດິນໃນຮູບແບບຂອງຂັ້ນຕອນການຂະຫຍາຍຕົວ. ການຂະຫຍາຍຕົວ homoepitaxial 4H-SiC ໃນຕອນຕົ້ນໄດ້ໃຊ້ substrate ໄປເຊຍກັນໃນທາງບວກ, ນັ້ນແມ່ນ, ຍົນ <0001> Si ສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວ. ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂັ້ນຕອນປະລໍາມະນູຢູ່ເທິງຫນ້າດິນຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນໄປເຊຍກັນແມ່ນຕໍ່າແລະລະບຽງແມ່ນກວ້າງ. ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ nucleation ສອງມິຕິແມ່ນງ່າຍທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ epitaxy ເພື່ອສ້າງເປັນ 3C crystal SiC (3C-SiC). ໂດຍການຕັດອອກຈາກແກນ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, ຄວາມກວ້າງຂອງລະບຽງແຄບຂັ້ນຕອນປະລໍາມະນູສາມາດຖືກນໍາສະເຫນີໃນພື້ນຜິວຂອງ 4H-SiC <0001> substrate, ແລະຄາຣະວາ adsorbed ສາມາດບັນລຸຕໍາແຫນ່ງຂັ້ນຕອນປະລໍາມະນູຢ່າງມີປະສິດຕິຜົນດ້ວຍພະລັງງານຫນ້າດິນຂ້ອນຂ້າງຕ່ໍາໂດຍຜ່ານການແຜ່ກະຈາຍຂອງຫນ້າດິນ. . ໃນຂັ້ນຕອນ, ຕໍາແຫນ່ງການຜູກມັດຂອງກຸ່ມອະຕອມ / ໂມເລກຸນຂອງຄາຣະວາແມ່ນເປັນເອກະລັກ, ດັ່ງນັ້ນໃນຂັ້ນຕອນການໄຫຼວຽນຂອງຂັ້ນຕອນ, ຊັ້ນ epitaxial ສາມາດສືບທອດລໍາດັບຊັ້ນປະລໍາມະນູສອງເທົ່າ Si-C ຂອງ substrate ເພື່ອສ້າງເປັນແກ້ວດຽວກັບໄປເຊຍກັນ. ໄລຍະເປັນ substrate ໄດ້. (2) ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ຄວາມໄວສູງແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍການແນະນໍາແຫຼ່ງຊິລິໂຄນທີ່ມີ chlorine. ໃນລະບົບການປ່ອຍອາຍພິດເຄມີ SiC ທໍາມະດາ, silane ແລະ propane (ຫຼື ethylene) ແມ່ນແຫຼ່ງການຂະຫຍາຍຕົວຕົ້ນຕໍ. ໃນຂະບວນການເພີ່ມອັດຕາການເຕີບໂຕໂດຍການເພີ່ມອັດຕາການໄຫຼວຽນຂອງແຫຼ່ງການຂະຫຍາຍຕົວ, ຍ້ອນວ່າຄວາມກົດດັນບາງສ່ວນຂອງຄວາມສົມດຸນຂອງອົງປະກອບຂອງຊິລິໂຄນຍັງສືບຕໍ່ເພີ່ມຂື້ນ, ມັນງ່າຍທີ່ຈະປະກອບເປັນກຸ່ມຂອງຊິລິໂຄນໂດຍ nucleation ໄລຍະອາຍແກັສ homogeneous, ເຊິ່ງຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍອັດຕາການນໍາໃຊ້. ແຫຼ່ງຊິລິໂຄນ. ການສ້າງກຸ່ມຊິລິໂຄນຈໍາກັດການປັບປຸງອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ກຸ່ມຊິລິໂຄນສາມາດລົບກວນການຂະຫຍາຍຕົວການໄຫຼຂອງຂັ້ນຕອນແລະເຮັດໃຫ້ nucleation ຜິດປົກກະຕິ. ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການ nucleation ໄລຍະອາຍແກັສ homogeneous ແລະເພີ່ມອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial, ການແນະນໍາຂອງແຫຼ່ງຊິລິໂຄນທີ່ໃຊ້ chlorine ໃນປັດຈຸບັນແມ່ນວິທີການຕົ້ນຕໍເພື່ອເພີ່ມອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial ຂອງ 4H-SiC.

1.2 200 ມມ (8 ນິ້ວ) ອຸປະກອນ SiC epitaxial ແລະເງື່ອນໄຂຂະບວນການ

ການທົດລອງທີ່ອະທິບາຍໄວ້ໃນເອກະສານສະບັບນີ້ແມ່ນໄດ້ດໍາເນີນການທັງຫມົດໃນ 150/200 ມມ (6/8-ນິ້ວ) ທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ monolithic horizontal hot wall SiC epitaxial ອຸປະກອນສ້າງເອກະລາດໂດຍ 48th Institute of China Electronics Technology Group Corporation Corporation. furnace epitaxial ສະຫນັບສະຫນູນການໂຫຼດ wafer ອັດຕະໂນມັດຢ່າງເຕັມສ່ວນແລະ unloading. ຮູບທີ 1 ແມ່ນແຜນວາດ schematic ຂອງໂຄງສ້າງພາຍໃນຂອງຫ້ອງຕິກິຣິຍາຂອງອຸປະກອນ epitaxial. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1, ຝານອກຂອງຫ້ອງຕິກິຣິຍາແມ່ນກະດິ່ງ quartz ທີ່ມີ interlayer ລະບາຍນ້ໍາ, ແລະພາຍໃນຂອງລະຄັງແມ່ນຫ້ອງຕິກິຣິຍາອຸນຫະພູມສູງ, ເຊິ່ງປະກອບດ້ວຍຄາບອນ insulation ຄວາມຮ້ອນ, ຄວາມບໍລິສຸດສູງ. ກະດິ່ງ graphite ພິເສດ, ຖານການຫມຸນຂອງກ໊າຊ graphite, ແລະອື່ນໆ. ລະຄັງ quartz ທັງຫມົດແມ່ນປົກຄຸມດ້ວຍທໍ່ induction cylindrical, ແລະຫ້ອງຕິກິຣິຍາພາຍໃນລະຄັງແມ່ນໃຫ້ຄວາມຮ້ອນດ້ວຍແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າໂດຍການສະຫນອງພະລັງງານ induction ຄວາມຖີ່ຂະຫນາດກາງ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1 (b), ອາຍແກັສຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ, ອາຍແກັສຕິກິຣິຍາ, ແລະອາຍແກັສ doping ທັງຫມົດໄຫຼຜ່ານຫນ້າດິນ wafer ໃນເສັ້ນນອນຕາມລວງນອນໄຫຼຈາກຊັ້ນເທິງຂອງຫ້ອງຕິກິຣິຍາໄປຫາລຸ່ມນ້ໍາຂອງຫ້ອງຕິກິຣິຍາແລະຖືກປ່ອຍອອກຈາກຫາງ. ທ້າຍອາຍແກັສ. ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມສອດຄ່ອງພາຍໃນ wafer, wafer ທີ່ປະຕິບັດໂດຍຖານທີ່ລອຍຢູ່ໃນອາກາດຈະຖືກຫມຸນສະເຫມີໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ.

substrate ທີ່ໃຊ້ໃນການທົດລອງແມ່ນການຄ້າ 150 mm, 200 mm (6 ນິ້ວ, 8 ນິ້ວ) <1120> direction 4° off-angle conductive n-type 4H-SiC double-sided polished substrate SiC produce by Shanxi Shuoke Crystal. Trichlorosilane (SiHCl3, TCS) ແລະ ethylene (C2H4) ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງການຂະຫຍາຍຕົວຕົ້ນຕໍໃນການທົດລອງຂະບວນການ, ໃນນັ້ນ TCS ແລະ C2H4 ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງຊິລິໂຄນແລະແຫຼ່ງກາກບອນຕາມລໍາດັບ, ໄນໂຕຣເຈນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ (N2) ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນ n- ແຫຼ່ງ doping ປະເພດ, ແລະ hydrogen (H2) ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນອາຍແກັສ dilution ແລະອາຍແກັສຂົນສົ່ງ. ຊ່ວງອຸນຫະພູມຂອງຂະບວນການ epitaxial ແມ່ນ 1 600 ~ 1 660 ℃, ຄວາມກົດດັນຂອງຂະບວນການແມ່ນ 8 × 103 ~ 12 × 103 Pa, ແລະອັດຕາການໄຫຼຂອງອາຍແກັສ H2 ແມ່ນ 100 ~ 140 ລິດ / ນາທີ.

1.3 ການທົດສອບ wafer Epitaxial ແລະລັກສະນະ

Fourier infrared spectrometer (ຜູ້ຜະລິດອຸປະກອນ Thermalfisher, model iS50) ແລະ mercury probe concentration tester (ຜູ້ຜະລິດອຸປະກອນ Semilab, model 530L) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກໍານົດລັກສະນະສະເລ່ຍແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ doping; ຄວາມຫນາແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ຂອງແຕ່ລະຈຸດໃນຊັ້ນ epitaxial ໄດ້ຖືກກໍານົດໂດຍການເອົາຈຸດຕາມເສັ້ນຜ່າກາງຕັດກັນກັບເສັ້ນປົກກະຕິຂອງຂອບອ້າງອີງຫຼັກຢູ່ທີ່ 45 °ຢູ່ໃຈກາງຂອງ wafer ດ້ວຍການເອົາຂອບ 5 ມມ. ສໍາລັບ wafer 150 ມມ, 9 ຈຸດໄດ້ຖືກປະຕິບັດຕາມເສັ້ນຜ່າກາງເສັ້ນດຽວ (ສອງເສັ້ນຜ່າກາງແມ່ນຕັ້ງຂວາງກັບກັນແລະກັນ), ແລະສໍາລັບ wafer 200 ມມ, 21 ຈຸດໄດ້ຖືກປະຕິບັດ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 2. ກ້ອງຈຸລະທັດຂອງກໍາລັງປະລໍາມະນູ (ຜູ້ຜະລິດອຸປະກອນ. Bruker, ຕົວແບບ Dimension Icon) ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເລືອກພື້ນທີ່ 30 μm × 30 μmໃນພື້ນທີ່ກາງແລະພື້ນທີ່ຂອບ (ການໂຍກຍ້າຍຂອບ 5 ມມ) ຂອງ wafer epitaxial ເພື່ອທົດສອບຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຊັ້ນ epitaxial; ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງຊັ້ນ epitaxial ໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງທົດສອບຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານຫນ້າດິນ (ຜູ້ຜະລິດອຸປະກອນ China Electronics Kefenghua, ແບບ Mars 4410 pro) ສໍາລັບການກໍານົດລັກສະນະ.

2 ຜົນການທົດລອງແລະການສົນທະນາ

2.1 ຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ແລະຄວາມເປັນເອກະພາບ

ຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ແລະຄວາມເປັນເອກະພາບແມ່ນຫນຶ່ງໃນຕົວຊີ້ວັດຫຼັກສໍາລັບການຕັດສິນຄຸນນະພາບຂອງ wafers epitaxial. ຄວາມຫນາທີ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ແລະຄວາມເປັນເອກະພາບພາຍໃນ wafer ແມ່ນກຸນແຈໃນການຮັບປະກັນການປະຕິບັດແລະຄວາມສອດຄ່ອງຂອງອຸປະກອນພະລັງງານ SiC, ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຊັ້ນ epitaxial ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ doping ຍັງເປັນພື້ນຖານທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການວັດແທກຄວາມສາມາດຂະບວນການຂອງອຸປະກອນ epitaxial.

ຮູບທີ 3 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມສອດຄ່ອງຄວາມຫນາແລະເສັ້ນໂຄ້ງການແຜ່ກະຈາຍຂອງ 150 ມມແລະ 200 ມມ SiC epitaxial wafers. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກຕົວເລກວ່າເສັ້ນໂຄ້ງການແຜ່ກະຈາຍຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ແມ່ນ symmetrical ກ່ຽວກັບຈຸດສູນກາງຂອງ wafer. ເວລາຂະບວນການ epitaxial ແມ່ນ 600 s, ຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ສະເລ່ຍຂອງ wafer epitaxial 150 ມມແມ່ນ 10.89 μm, ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນແມ່ນ 1.05%. ໂດຍການຄິດໄລ່, ອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial ແມ່ນ 65.3 μm / h, ເຊິ່ງເປັນລະດັບຂະບວນການ epitaxial ໄວປົກກະຕິ. ພາຍໃຕ້ເວລາຂະບວນການ epitaxial ດຽວກັນ, ຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ຂອງ wafer epitaxial 200 ມມແມ່ນ 10.10 μm, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວາມສອດຄ່ອງພາຍໃນ 1.36%, ແລະອັດຕາການເຕີບໂຕໂດຍລວມແມ່ນ 60.60 μm / h, ເຊິ່ງຕ່ໍາກວ່າການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial 150 ມມ. ອັດຕາ. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າມີການສູນເສຍທີ່ຊັດເຈນຕາມທາງໃນເວລາທີ່ແຫຼ່ງຊິລິໂຄນແລະແຫຼ່ງກາກບອນໄຫຼຈາກຊັ້ນເທິງຂອງຫ້ອງຕິກິຣິຍາຜ່ານຫນ້າດິນ wafer ໄປຫາລຸ່ມນ້ໍາຂອງຫ້ອງຕິກິຣິຍາ, ແລະພື້ນທີ່ wafer 200 ມມແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າ 150 ມມ. ອາຍແກັສໄຫຼຜ່ານຫນ້າດິນຂອງ wafer 200 ມມສໍາລັບໄລຍະຫ່າງທີ່ຍາວກວ່າ, ແລະອາຍແກັສແຫຼ່ງທີ່ບໍລິໂພກຕາມທາງແມ່ນຫຼາຍກວ່າ. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ wafer ສືບຕໍ່ຫມຸນ, ຄວາມຫນາທັງຫມົດຂອງຊັ້ນ epitaxial ແມ່ນ thinner, ສະນັ້ນອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຊ້າລົງ. ໂດຍລວມແລ້ວ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ wafers epitaxial 150 ມມແລະ 200 ມມແມ່ນດີເລີດ, ແລະຄວາມສາມາດໃນຂະບວນການຂອງອຸປະກອນສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງອຸປະກອນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ.

2.2 ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ doping layer Epitaxial ແລະຄວາມເປັນເອກະພາບ

ຮູບທີ 4 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ doping ແລະການກະຈາຍເສັ້ນໂຄ້ງຂອງ 150 mm ແລະ 200 mm SiC epitaxial wafers. ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຈາກຮູບ, ເສັ້ນໂຄ້ງການແຜ່ກະຈາຍຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຢູ່ໃນ wafer epitaxial ມີຄວາມສົມມາດທີ່ເຫັນໄດ້ຊັດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບສູນກາງຂອງ wafer. ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງ doping ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງຊັ້ນ epitaxial 150 ມມແລະ 200 ມມແມ່ນ 2.80% ແລະ 2.66% ຕາມລໍາດັບ, ເຊິ່ງສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ພາຍໃນ 3%, ເຊິ່ງເປັນລະດັບທີ່ດີເລີດໃນບັນດາອຸປະກອນທີ່ຄ້າຍຄືກັນລະຫວ່າງປະເທດ. ເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ຂອງຊັ້ນ epitaxial ໄດ້ຖືກແຈກຢາຍໃນຮູບຮ່າງ "W" ຕາມທິດທາງເສັ້ນຜ່າສູນກາງ, ເຊິ່ງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກກໍານົດໂດຍພາກສະຫນາມການໄຫຼຂອງ furnace epitaxial ຝາຮ້ອນຕາມແນວນອນ, ເພາະວ່າທິດທາງການໄຫຼຂອງອາກາດຂອງ furnace ການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ອອກຕາມລວງນອນແມ່ນມາຈາກ. ປາຍ inlet ອາກາດ (upstream) ແລະໄຫຼອອກຈາກທ້າຍ downstream ໃນການໄຫຼ laminar ຜ່ານຫນ້າດິນ wafer; ເນື່ອງຈາກວ່າອັດຕາ "ການຫົດຕົວຕາມທາງ" ຂອງແຫຼ່ງກາກບອນ (C2H4) ແມ່ນສູງກວ່າແຫຼ່ງຊິລິໂຄນ (TCS), ເມື່ອ wafer rotates, C / Si ຕົວຈິງຢູ່ດ້ານ wafer ຄ່ອຍໆຫຼຸດລົງຈາກຂອບໄປຫາ. the centre (ແຫຼ່ງກາກບອນຢູ່ໃນສູນກາງແມ່ນຫນ້ອຍ), ອີງຕາມ "ທິດສະດີຕໍາແຫນ່ງການແຂ່ງຂັນ" ຂອງ C ແລະ N, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ doping ໃນສູນກາງຂອງ wafer ຄ່ອຍໆຫຼຸດລົງໄປສູ່ຂອບ. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນທີ່ດີເລີດ, ຂອບ N2 ຈະຖືກເພີ່ມເປັນການຊົດເຊີຍໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ epitaxial ເພື່ອຊ້າລົງການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ຈາກສູນກາງໄປຫາຂອບ, ດັ່ງນັ້ນເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ສຸດທ້າຍນໍາສະເຫນີຮູບຮ່າງ "W".

2.3 ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງຊັ້ນ epitaxial

ນອກເຫນືອໄປຈາກຄວາມຫນາແຫນ້ນແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping, ລະດັບການຄວບຄຸມຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງຊັ້ນ epitaxial ຍັງເປັນຕົວກໍານົດການຫຼັກສໍາລັບການວັດແທກຄຸນນະພາບຂອງ wafers epitaxial ແລະຕົວຊີ້ວັດທີ່ສໍາຄັນຂອງຄວາມສາມາດຂອງຂະບວນການຂອງອຸປະກອນ epitaxial. ເຖິງແມ່ນວ່າ SBD ແລະ MOSFET ມີຂໍ້ກໍານົດທີ່ແຕກຕ່າງກັນສໍາລັບຂໍ້ບົກພ່ອງ, ຄວາມບົກພ່ອງດ້ານ morphology ທີ່ຊັດເຈນກວ່າເຊັ່ນ: ຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານການຫຼຸດລົງ, ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງສາມຫຼ່ຽມ, ຄວາມບົກພ່ອງຂອງ carrot, ແລະຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ comet ຖືກກໍານົດວ່າເປັນຂໍ້ບົກພ່ອງ killer ສໍາລັບອຸປະກອນ SBD ແລະ MOSFET. ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຊິບທີ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສູງ, ສະນັ້ນການຄວບຄຸມຈໍານວນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງ killer ແມ່ນສໍາຄັນທີ່ສຸດສໍາລັບການປັບປຸງຜົນຜະລິດຂອງຊິບແລະການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ. ຮູບ 5 ສະແດງໃຫ້ເຫັນການແຜ່ກະຈາຍຂອງ killer ຜິດປົກກະຕິຂອງ 150 mm ແລະ 200 mm SiC epitaxial wafers. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ບໍ່ມີຄວາມບໍ່ສົມດຸນຢ່າງຊັດເຈນໃນອັດຕາສ່ວນ C / Si, ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ carrot ແລະຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ comet ສາມາດຖືກລົບລ້າງໂດຍພື້ນຖານ, ໃນຂະນະທີ່ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງການຫຼຸດລົງແລະຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງສາມຫຼ່ຽມແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການຄວບຄຸມຄວາມສະອາດໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດງານຂອງອຸປະກອນ epitaxial, ລະດັບ impurity ຂອງ graphite. ພາກສ່ວນຢູ່ໃນຫ້ອງຕິກິຣິຍາ, ແລະຄຸນນະພາບຂອງ substrate ໄດ້. ຈາກຕາຕະລາງ 2, ພວກເຮົາສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ 150 ມມແລະ 200 ມມ epitaxial wafers ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ພາຍໃນ 0.3 particles / cm2, ເຊິ່ງເປັນລະດັບທີ່ດີເລີດສໍາລັບອຸປະກອນປະເພດດຽວກັນ. ລະດັບການຄວບຄຸມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ 150 ມມ epitaxial wafer ແມ່ນດີກວ່າຂອງ wafer epitaxial 200 ມມ. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າຂະບວນການກະກຽມ substrate 150 ມມແມ່ນ mature ຫຼາຍກ່ວາ 200 ມມ, ຄຸນນະພາບຂອງ substrate ແມ່ນດີກວ່າ, ແລະລະດັບການຄວບຄຸມ impurity ຂອງ 150 mm graphite ປະຕິກິລິຢາຫ້ອງແມ່ນດີກວ່າ.

2.4 ຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວ wafer Epitaxial

ຮູບ 6 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບພາບ AFM ຂອງຫນ້າດິນຂອງ 150 mm ແລະ 200 mm SiC epitaxial wafers. ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຈາກຮູບ, ຮາກພື້ນຜິວຫມາຍເຖິງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງສີ່ຫຼ່ຽມມົນ Ra ຂອງ 150 ມມແລະ 200 ມມ epitaxial wafers ແມ່ນ 0.129 nm ແລະ 0.113 nm ຕາມລໍາດັບ, ແລະຫນ້າດິນຂອງຊັ້ນ epitaxial ແມ່ນກ້ຽງ, ໂດຍບໍ່ມີປະກົດການລວບລວມມະຫາພາກທີ່ຊັດເຈນ, ເຊິ່ງ. ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນ epitaxial ສະເຫມີຮັກສາຮູບແບບການຂະຫຍາຍຕົວການໄຫຼຂອງຂັ້ນຕອນໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ epitaxial ທັງຫມົດ, ແລະບໍ່ມີການລວບລວມຂັ້ນຕອນໃດໆ. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າຊັ້ນ epitaxial ທີ່ມີພື້ນຜິວລຽບສາມາດໄດ້ຮັບໃນຊັ້ນລຸ່ມມຸມຕ່ໍາ 150 ມມແລະ 200 ມມໂດຍໃຊ້ຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ທີ່ດີທີ່ສຸດ.

3. ບົດສະຫຼຸບ

150 ມມແລະ 200 ມມ 4H-SiC homoepitaxial wafers ໄດ້ຖືກກະກຽມສົບຜົນສໍາເລັດໃນ substrates ພາຍໃນປະເທດໂດຍໃຊ້ອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial 200 ມມ SiC ຕົນເອງພັດທະນາ, ແລະຂະບວນການ homoepitaxial ທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບ 150 ມມແລະ 200 ມມໄດ້ຖືກພັດທະນາ. ອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial ສາມາດສູງກວ່າ 60 μm / h. ໃນຂະນະທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການ epitaxy ຄວາມໄວສູງ, ຄຸນນະພາບ wafer epitaxial ແມ່ນດີເລີດ. ຄວາມສອດຄ່ອງຄວາມຫນາຂອງ 150 ມມແລະ 200 ມມ SiC epitaxial wafers ສາມາດຄວບຄຸມພາຍໃນ 1.5%, ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 3%, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ຮ້າຍແຮງແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 0.3 particles / cm2, ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພື້ນຜິວ epitaxial ຮາກຫມາຍຄວາມວ່າ square Ra ແມ່ນ. ຫນ້ອຍກວ່າ 0.15 nm. ຕົວຊີ້ວັດຂະບວນການຫຼັກຂອງ wafers epitaxial ແມ່ນຢູ່ໃນລະດັບກ້າວຫນ້າໃນອຸດສາຫະກໍາ.

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

VeTek Semiconductor ເປັນຜູ້ຜະລິດຈີນມືອາຊີບຂອງເພດານເຄືອບ CVD SiC, Nozzle CVD SiC ເຄືອບ, ແລະSiC Coating Inlet Ring.  VeTek Semiconductor ມຸ່ງຫມັ້ນທີ່ຈະສະຫນອງການແກ້ໄຂຂັ້ນສູງສໍາລັບຜະລິດຕະພັນ SiC Wafer ຕ່າງໆສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາ semiconductor.

ຖ້າເຈົ້າສົນໃຈ8 ນິ້ວ SiC epitaxial furnace ແລະຂະບວນການ homoepitaxial, ກະລຸນາຮູ້ສຶກວ່າບໍ່ເສຍຄ່າເພື່ອຕິດຕໍ່ພວກເຮົາໂດຍກົງ.

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

ອີເມວ: anny@veteksemi.com