8-అంగుళాల SiC ఎపిటాక్సియల్ ఫర్నేస్ మరియు హోమోపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ పరిశోధన

ప్రస్తుతం, SiC పరిశ్రమ 150 mm (6 inches) నుండి 200 mm (8 inches)కి రూపాంతరం చెందుతోంది. పరిశ్రమలో పెద్ద-పరిమాణ, అధిక-నాణ్యత గల SiC హోమోపిటాక్సియల్ పొరల కోసం తక్షణ డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి, స్వతంత్రంగా అభివృద్ధి చేసిన 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ పరికరాలను ఉపయోగించి దేశీయ ఉపరితలాలపై 150 mm మరియు 200 mm 4H-SiC హోమోపిటాక్సియల్ పొరలు విజయవంతంగా తయారు చేయబడ్డాయి. 150 మిమీ మరియు 200 మిమీలకు అనువైన హోమోపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ అభివృద్ధి చేయబడింది, దీనిలో ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటు 60 μm/h కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. హై-స్పీడ్ ఎపిటాక్సీని కలిసేటప్పుడు, ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ నాణ్యత అద్భుతమైనది. 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల మందం ఏకరూపతను 1.5% లోపల నియంత్రించవచ్చు, ఏకాగ్రత ఏకరూపత 3% కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, ప్రాణాంతక లోపం సాంద్రత 0.3 కణాలు/సెం.2 కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఎపిటాక్సియల్ ఉపరితల కరుకుదనం రూట్ మీన్ స్క్వేర్ Ra 0.15 nm కంటే తక్కువ, మరియు అన్ని ప్రధాన ప్రక్రియ సూచికలు పరిశ్రమ యొక్క అధునాతన స్థాయిలో ఉన్నాయి.

సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ పదార్థాల ప్రతినిధులలో ఒకటి. ఇది అధిక బ్రేక్డౌన్ ఫీల్డ్ బలం, అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహకత, పెద్ద ఎలక్ట్రాన్ సంతృప్త డ్రిఫ్ట్ వేగం మరియు బలమైన రేడియేషన్ నిరోధకత యొక్క లక్షణాలను కలిగి ఉంది. ఇది శక్తి పరికరాల యొక్క శక్తి ప్రాసెసింగ్ సామర్థ్యాన్ని బాగా విస్తరించింది మరియు అధిక శక్తి, చిన్న పరిమాణం, అధిక ఉష్ణోగ్రత, అధిక రేడియేషన్ మరియు ఇతర తీవ్రమైన పరిస్థితులతో పరికరాల కోసం పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల యొక్క తదుపరి తరం యొక్క సేవా అవసరాలను తీర్చగలదు. ఇది స్థలాన్ని తగ్గిస్తుంది, విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు శీతలీకరణ అవసరాలను తగ్గిస్తుంది. ఇది కొత్త ఇంధన వాహనాలు, రైలు రవాణా, స్మార్ట్ గ్రిడ్లు మరియు ఇతర రంగాలలో విప్లవాత్మక మార్పులను తీసుకువచ్చింది. అందువల్ల, సిలికాన్ కార్బైడ్ సెమీకండక్టర్లు తదుపరి తరం అధిక-శక్తి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలకు దారితీసే ఆదర్శ పదార్థంగా గుర్తించబడ్డాయి. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ అభివృద్ధికి జాతీయ విధాన మద్దతు కారణంగా, 150 mm SiC పరికర పరిశ్రమ వ్యవస్థ యొక్క పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి మరియు నిర్మాణం ప్రాథమికంగా చైనాలో పూర్తయింది మరియు పారిశ్రామిక గొలుసు యొక్క భద్రత ప్రాథమికంగా హామీ ఇవ్వబడింది. అందువల్ల, పరిశ్రమ యొక్క దృష్టి క్రమంగా వ్యయ నియంత్రణ మరియు సమర్థత మెరుగుదల వైపు మళ్లింది. టేబుల్ 1లో చూపినట్లుగా, 150 మిమీతో పోలిస్తే, 200 మిమీ SiC అధిక అంచు వినియోగ రేటును కలిగి ఉంది మరియు సింగిల్ వేఫర్ చిప్‌ల అవుట్‌పుట్‌ను సుమారు 1.8 రెట్లు పెంచవచ్చు. సాంకేతిక పరిపక్వత తర్వాత, ఒక చిప్ తయారీ ఖర్చు 30% తగ్గించవచ్చు. 200 మిమీ యొక్క సాంకేతిక పురోగతి "ఖర్చులను తగ్గించడం మరియు సామర్థ్యాన్ని పెంచడం" యొక్క ప్రత్యక్ష సాధనం, మరియు ఇది నా దేశ సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ "సమాంతరంగా" లేదా "లీడ్" చేయడానికి కూడా కీలకం.

Si పరికర ప్రక్రియకు భిన్నంగా, SiC సెమీకండక్టర్ పవర్ పరికరాలు అన్నీ ప్రాసెస్ చేయబడతాయి మరియు మూలస్తంభంగా ఎపిటాక్సియల్ లేయర్‌లతో తయారు చేయబడతాయి. ఎపిటాక్సియల్ పొరలు SiC పవర్ పరికరాలకు అవసరమైన ప్రాథమిక పదార్థాలు. ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ యొక్క నాణ్యత నేరుగా పరికరం యొక్క దిగుబడిని నిర్ణయిస్తుంది మరియు దాని ఖర్చు చిప్ తయారీ వ్యయంలో 20% ఉంటుంది. కాబట్టి, ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ అనేది SiC పవర్ పరికరాలలో ముఖ్యమైన ఇంటర్మీడియట్ లింక్. ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ స్థాయి యొక్క ఎగువ పరిమితి ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ప్రస్తుతం, దేశీయ 150 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల స్థానికీకరణ డిగ్రీ సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంది, అయితే 200 mm మొత్తం లేఅవుట్ అంతర్జాతీయ స్థాయి కంటే అదే సమయంలో వెనుకబడి ఉంది. అందువల్ల, దేశీయ మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ అభివృద్ధికి పెద్ద-పరిమాణ, అధిక-నాణ్యత ఎపిటాక్సియల్ మెటీరియల్ తయారీ యొక్క అత్యవసర అవసరాలు మరియు అడ్డంకి సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, ఈ కాగితం నా దేశంలో విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేయబడిన 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పరికరాలను పరిచయం చేస్తుంది, మరియు ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియను అధ్యయనం చేస్తుంది. ప్రాసెస్ ఉష్ణోగ్రత, క్యారియర్ గ్యాస్ ఫ్లో రేట్, C/Si నిష్పత్తి మొదలైన ప్రక్రియ పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా, ఏకాగ్రత ఏకరూపత <3%, మందం నాన్-ఏకరూపత <1.5%, కరుకుదనం Ra <0.2 nm మరియు ప్రాణాంతక లోపం సాంద్రత <0.3 కణాలు / cm2 యొక్క 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరలు స్వీయ-అభివృద్ధి చెందిన 200 mm సిలికాన్ కార్బైడ్ ఎపిటాక్సియల్ ఫర్నేస్‌తో పొందబడతాయి. పరికరాల ప్రక్రియ స్థాయి అధిక-నాణ్యత SiC పవర్ పరికర తయారీ అవసరాలను తీర్చగలదు.

1 ప్రయోగాలు

1.1 SiC ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ యొక్క సూత్రం

4H-SiC హోమోపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ప్రాసెస్‌లో ప్రధానంగా 2 కీలక దశలు ఉన్నాయి, అవి 4H-SiC సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఇన్-సిటు ఎచింగ్ మరియు సజాతీయ రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ప్రక్రియ. సబ్‌స్ట్రేట్ ఇన్-సిటు ఎచింగ్ యొక్క ముఖ్య ఉద్దేశ్యం పొర పాలిషింగ్, అవశేష పాలిషింగ్ లిక్విడ్, పార్టికల్స్ మరియు ఆక్సైడ్ లేయర్ తర్వాత సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క ఉపరితల నష్టాన్ని తొలగించడం మరియు ఎచింగ్ ద్వారా సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలంపై సాధారణ అటామిక్ స్టెప్ స్ట్రక్చర్ ఏర్పడుతుంది. ఇన్-సిటు ఎచింగ్ సాధారణంగా హైడ్రోజన్ వాతావరణంలో జరుగుతుంది. వాస్తవ ప్రక్రియ అవసరాల ప్రకారం, హైడ్రోజన్ క్లోరైడ్, ప్రొపేన్, ఇథిలీన్ లేదా సిలేన్ వంటి కొద్ది మొత్తంలో సహాయక వాయువును కూడా జోడించవచ్చు. ఇన్-సిటు హైడ్రోజన్ ఎచింగ్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత సాధారణంగా 1 600 ℃ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఎచింగ్ ప్రక్రియలో రియాక్షన్ ఛాంబర్ యొక్క పీడనం సాధారణంగా 2×104 Pa కంటే తక్కువగా నియంత్రించబడుతుంది.

సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలం ఇన్-సిటు ఎచింగ్ ద్వారా సక్రియం చేయబడిన తర్వాత, అది అధిక-ఉష్ణోగ్రత రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ప్రక్రియలోకి ప్రవేశిస్తుంది, అనగా వృద్ధి మూలం (ఇథిలీన్/ప్రొపేన్, TCS/సిలేన్ వంటివి), డోపింగ్ సోర్స్ (n-రకం డోపింగ్ మూలం నైట్రోజన్ , p-టైప్ డోపింగ్ సోర్స్ TMAl), మరియు హైడ్రోజన్ క్లోరైడ్ వంటి సహాయక వాయువు క్యారియర్ గ్యాస్ (సాధారణంగా హైడ్రోజన్) యొక్క పెద్ద ప్రవాహం ద్వారా ప్రతిచర్య గదికి రవాణా చేయబడతాయి. అధిక-ఉష్ణోగ్రత రియాక్షన్ చాంబర్‌లో వాయువు చర్య జరిపిన తర్వాత, పూర్వగామిలో కొంత భాగం రసాయనికంగా చర్య జరిపి పొర ఉపరితలంపై శోషించబడుతుంది మరియు నిర్దిష్ట డోపింగ్ ఏకాగ్రత, నిర్దిష్ట మందం మరియు అధిక నాణ్యతతో ఒకే-క్రిస్టల్ సజాతీయ 4H-SiC ఎపిటాక్సియల్ పొర ఏర్పడుతుంది. సింగిల్-క్రిస్టల్ 4H-SiC సబ్‌స్ట్రేట్‌ను టెంప్లేట్‌గా ఉపయోగించి సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలంపై. సంవత్సరాల సాంకేతిక అన్వేషణ తర్వాత, 4H-SiC హోమోపిటాక్సియల్ సాంకేతికత ప్రాథమికంగా పరిపక్వం చెందింది మరియు పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ప్రపంచంలో అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే 4H-SiC హోమోపిటాక్సియల్ సాంకేతికత రెండు విలక్షణమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది: (1) ఆఫ్-యాక్సిస్ (<0001> క్రిస్టల్ ప్లేన్‌కి సంబంధించి, <11-20> క్రిస్టల్ దిశకు సంబంధించి) ఏటవాలుగా కట్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ను ఉపయోగించడం టెంప్లేట్, మలినాలను లేకుండా అధిక-స్వచ్ఛత సింగిల్-క్రిస్టల్ 4H-SiC ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ స్టెప్-ఫ్లో గ్రోత్ మోడ్ రూపంలో సబ్‌స్ట్రేట్‌పై జమ చేయబడుతుంది. ప్రారంభ 4H-SiC హోమోపిటాక్సియల్ పెరుగుదల సానుకూల క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ను ఉపయోగించింది, అంటే పెరుగుదల కోసం <0001> Si విమానం. పాజిటివ్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలంపై పరమాణు దశల సాంద్రత తక్కువగా ఉంటుంది మరియు డాబాలు వెడల్పుగా ఉంటాయి. 3C క్రిస్టల్ SiC (3C-SiC)ను ఏర్పరచడానికి ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియలో రెండు-డైమెన్షనల్ న్యూక్లియేషన్ పెరుగుదల సులభంగా జరుగుతుంది. ఆఫ్-యాక్సిస్ కట్టింగ్ ద్వారా, 4H-SiC <0001> సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలంపై అధిక-సాంద్రత, ఇరుకైన టెర్రేస్ వెడల్పు పరమాణు దశలను ప్రవేశపెట్టవచ్చు మరియు శోషించబడిన పూర్వగామి ఉపరితల వ్యాప్తి ద్వారా సాపేక్షంగా తక్కువ ఉపరితల శక్తితో పరమాణు దశ స్థానాన్ని సమర్థవంతంగా చేరుకోగలదు. . దశలో, పూర్వగామి పరమాణువు/మాలిక్యులర్ గ్రూప్ బాండింగ్ స్థానం ప్రత్యేకంగా ఉంటుంది, కాబట్టి స్టెప్ ఫ్లో గ్రోత్ మోడ్‌లో, ఎపిటాక్సియల్ పొర అదే క్రిస్టల్‌తో ఒకే క్రిస్టల్‌ను ఏర్పరచడానికి సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క Si-C డబుల్ అటామిక్ లేయర్ స్టాకింగ్ క్రమాన్ని సంపూర్ణంగా వారసత్వంగా పొందుతుంది. దశ ఉపరితలంగా. (2) క్లోరిన్-కలిగిన సిలికాన్ మూలాన్ని పరిచయం చేయడం ద్వారా హై-స్పీడ్ ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి సాధించబడుతుంది. సాంప్రదాయ SiC రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ వ్యవస్థలలో, సిలేన్ మరియు ప్రొపేన్ (లేదా ఇథిలీన్) ప్రధాన వృద్ధి వనరులు. వృద్ధి మూల ప్రవాహ రేటును పెంచడం ద్వారా వృద్ధి రేటును పెంచే ప్రక్రియలో, సిలికాన్ భాగం యొక్క సమతౌల్య పాక్షిక పీడనం పెరుగుతూనే ఉన్నందున, సజాతీయ గ్యాస్ ఫేజ్ న్యూక్లియేషన్ ద్వారా సిలికాన్ క్లస్టర్‌లను ఏర్పరచడం సులభం, ఇది వినియోగ రేటును గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. సిలికాన్ మూలం. సిలికాన్ క్లస్టర్‌ల ఏర్పాటు ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటు మెరుగుదలను బాగా పరిమితం చేస్తుంది. అదే సమయంలో, సిలికాన్ క్లస్టర్‌లు స్టెప్ ఫ్లో పెరుగుదలకు భంగం కలిగిస్తాయి మరియు న్యూక్లియేషన్‌కు కారణమవుతాయి. సజాతీయ గ్యాస్ ఫేజ్ న్యూక్లియేషన్‌ను నివారించడానికి మరియు ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటును పెంచడానికి, క్లోరిన్-ఆధారిత సిలికాన్ మూలాల పరిచయం ప్రస్తుతం 4H-SiC యొక్క ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటును పెంచడానికి ప్రధాన స్రవంతి పద్ధతి.

1.2 200 mm (8-అంగుళాల) SiC ఎపిటాక్సియల్ పరికరాలు మరియు ప్రక్రియ పరిస్థితులు

ఈ పేపర్‌లో వివరించిన ప్రయోగాలు అన్నీ 150/200 mm (6/8-అంగుళాల) అనుకూల మోనోలిథిక్ క్షితిజ సమాంతర హాట్ వాల్ SiC ఎపిటాక్సియల్ పరికరాలపై 48వ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ చైనా ఎలక్ట్రానిక్స్ టెక్నాలజీ గ్రూప్ కార్పొరేషన్ ద్వారా స్వతంత్రంగా అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. ఎపిటాక్సియల్ ఫర్నేస్ పూర్తిగా ఆటోమేటిక్ వేఫర్ లోడింగ్ మరియు అన్‌లోడింగ్‌కు మద్దతు ఇస్తుంది. మూర్తి 1 అనేది ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల యొక్క ప్రతిచర్య గది యొక్క అంతర్గత నిర్మాణం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం. మూర్తి 1లో చూపినట్లుగా, రియాక్షన్ ఛాంబర్ యొక్క బయటి గోడ ఒక క్వార్ట్జ్ బెల్, వాటర్-కూల్డ్ ఇంటర్‌లేయర్‌తో ఉంటుంది మరియు బెల్ లోపలి భాగం అధిక-ఉష్ణోగ్రత రియాక్షన్ ఛాంబర్, ఇది థర్మల్ ఇన్సులేషన్ కార్బన్ ఫీల్డ్, హై-ప్యూరిటీతో కూడి ఉంటుంది. ప్రత్యేక గ్రాఫైట్ కేవిటీ, గ్రాఫైట్ గ్యాస్-ఫ్లోటింగ్ రొటేటింగ్ బేస్, మొదలైనవి. మొత్తం క్వార్ట్జ్ బెల్ ఒక స్థూపాకార ఇండక్షన్ కాయిల్‌తో కప్పబడి ఉంటుంది మరియు బెల్ లోపల ఉన్న రియాక్షన్ ఛాంబర్ మీడియం-ఫ్రీక్వెన్సీ ఇండక్షన్ పవర్ సప్లై ద్వారా విద్యుదయస్కాంతంగా వేడి చేయబడుతుంది. మూర్తి 1 (బి)లో చూపినట్లుగా, క్యారియర్ గ్యాస్, రియాక్షన్ గ్యాస్ మరియు డోపింగ్ గ్యాస్ అన్నీ పొర ఉపరితలం గుండా రియాక్షన్ ఛాంబర్ యొక్క అప్‌స్ట్రీమ్ నుండి రియాక్షన్ చాంబర్ దిగువకు సమాంతర లామినార్ ప్రవాహంలో ప్రవహిస్తాయి మరియు తోక నుండి విడుదల చేయబడతాయి. గ్యాస్ ముగింపు. పొర లోపల స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి, గాలి తేలియాడే బేస్ ద్వారా తీసుకువెళ్ళే పొర ఎల్లప్పుడూ ప్రక్రియ సమయంలో తిప్పబడుతుంది.

ప్రయోగంలో ఉపయోగించిన సబ్‌స్ట్రేట్ వాణిజ్యపరమైన 150 మిమీ, 200 మిమీ (6 అంగుళాలు, 8 అంగుళాలు) <1120> దిశ 4° ఆఫ్-యాంగిల్ కండక్టివ్ n-టైప్ 4H-SiC డబుల్-సైడెడ్ పాలిష్డ్ SiC సబ్‌స్ట్రేట్‌ను షాంగ్సీ షూక్ క్రిస్టల్ ఉత్పత్తి చేసింది. ట్రైక్లోరోసిలేన్ (SiHCl3, TCS) మరియు ఇథిలీన్ (C2H4) ప్రక్రియ ప్రయోగంలో ప్రధాన వృద్ధి మూలాలుగా ఉపయోగించబడతాయి, వీటిలో TCS మరియు C2H4 వరుసగా సిలికాన్ మూలంగా మరియు కార్బన్ మూలంగా ఉపయోగించబడతాయి, అధిక స్వచ్ఛత నైట్రోజన్ (N2) n-గా ఉపయోగించబడుతుంది. రకం డోపింగ్ మూలం, మరియు హైడ్రోజన్ (H2) పలుచన వాయువు మరియు క్యారియర్ వాయువుగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఎపిటాక్సియల్ ప్రాసెస్ ఉష్ణోగ్రత పరిధి 1 600 ~1 660 ℃, ప్రక్రియ ఒత్తిడి 8×103 ~12×103 Pa, మరియు H2 క్యారియర్ గ్యాస్ ఫ్లో రేటు 100～140 L/min.

1.3 ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ టెస్టింగ్ మరియు క్యారెక్టరైజేషన్

ఫోరియర్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ స్పెక్ట్రోమీటర్ (పరికరాల తయారీదారు థర్మల్‌ఫిషర్, మోడల్ iS50) మరియు మెర్క్యూరీ ప్రోబ్ ఏకాగ్రత టెస్టర్ (పరికరాల తయారీదారు సెమిలాబ్, మోడల్ 530L) ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం మరియు డోపింగ్ ఏకాగ్రత యొక్క సగటు మరియు పంపిణీని వర్గీకరించడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి; ఎపిటాక్సియల్ లేయర్‌లోని ప్రతి బిందువు యొక్క మందం మరియు డోపింగ్ ఏకాగ్రత 5 మిమీ అంచు తొలగింపుతో పొర మధ్యలో 45° వద్ద ప్రధాన సూచన అంచు యొక్క సాధారణ రేఖను కలుస్తున్న వ్యాసం రేఖ వెంట పాయింట్లను తీసుకోవడం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. 150 mm పొర కోసం, 9 పాయింట్లు ఒకే వ్యాసం రేఖ వెంట తీసుకోబడ్డాయి (రెండు వ్యాసాలు ఒకదానికొకటి లంబంగా ఉంటాయి), మరియు 200 mm పొర కోసం, 21 పాయింట్లు తీసుకోబడ్డాయి, ఇది మూర్తి 2లో చూపబడింది. ఒక అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (పరికరాల తయారీదారు బ్రూకర్, మోడల్ డైమెన్షన్ ఐకాన్) ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క ఉపరితల కరుకుదనాన్ని పరీక్షించడానికి మధ్య ప్రాంతంలో 30 μm×30 μm ప్రాంతాలను మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క అంచు ప్రాంతాన్ని (5 మిమీ అంచు తొలగింపు) ఎంచుకోవడానికి ఉపయోగించబడింది; ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క లోపాలను క్యారెక్టరైజేషన్ కోసం ఉపరితల లోపం టెస్టర్ (పరికరాల తయారీదారు చైనా ఎలక్ట్రానిక్స్ కెఫెన్‌ఘువా, మోడల్ మార్స్ 4410 ప్రో) ఉపయోగించి కొలుస్తారు.

2 ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు మరియు చర్చ

2.1 ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం మరియు ఏకరూపత

ఎపిటాక్సియల్ పొరల మందం, డోపింగ్ ఏకాగ్రత మరియు ఏకరూపత ఎపిటాక్సియల్ పొరల నాణ్యతను నిర్ధారించడానికి ప్రధాన సూచికలలో ఒకటి. SiC పవర్ పరికరాల పనితీరు మరియు స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడంలో ఖచ్చితంగా నియంత్రించగల మందం, డోపింగ్ ఏకాగ్రత మరియు పొర లోపల ఏకరూపత కీలకం, మరియు ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ మందం మరియు డోపింగ్ ఏకాగ్రత ఏకరూపత కూడా ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యాన్ని కొలవడానికి ముఖ్యమైన ఆధారాలు.

మూర్తి 3 మందం ఏకరూపత మరియు 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల పంపిణీ వక్రతను చూపుతుంది. ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం పంపిణీ వక్రరేఖ పొర యొక్క మధ్య బిందువుకు సుష్టంగా ఉందని బొమ్మ నుండి చూడవచ్చు. ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ సమయం 600 సె, 150 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క సగటు ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం 10.89 μm, మరియు మందం ఏకరూపత 1.05%. గణన ద్వారా, ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటు 65.3 μm/h, ఇది సాధారణ వేగవంతమైన ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ స్థాయి. అదే ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ సమయంలో, 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పొర మందం 10.10 μm, మందం ఏకరూపత 1.36% లోపల ఉంటుంది మరియు మొత్తం వృద్ధి రేటు 60.60 μm/h, ఇది 150 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల కంటే కొంచెం తక్కువగా ఉంటుంది. రేటు. ఎందుకంటే, సిలికాన్ మూలం మరియు కార్బన్ మూలం రియాక్షన్ చాంబర్ యొక్క ఎగువ నుండి పొర ఉపరితలం ద్వారా రియాక్షన్ చాంబర్ దిగువకు ప్రవహించినప్పుడు మరియు 200 మిమీ పొర ప్రాంతం 150 మిమీ కంటే పెద్దదిగా ఉన్నప్పుడు దారి పొడవునా స్పష్టమైన నష్టం ఉంటుంది. గ్యాస్ 200 మిమీ పొర ఉపరితలం గుండా ఎక్కువ దూరం ప్రవహిస్తుంది మరియు మార్గంలో వినియోగించే మూల వాయువు ఎక్కువగా ఉంటుంది. పొర తిరుగుతూనే ఉండే పరిస్థితిలో, ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క మొత్తం మందం సన్నగా ఉంటుంది, కాబట్టి వృద్ధి రేటు నెమ్మదిగా ఉంటుంది. మొత్తంమీద, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొరల మందం ఏకరూపత అద్భుతమైనది, మరియు పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యం అధిక-నాణ్యత పరికరాల అవసరాలను తీర్చగలదు.

2.2 ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ డోపింగ్ ఏకాగ్రత మరియు ఏకరూపత

150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల డోపింగ్ ఏకాగ్రత ఏకరూపత మరియు వక్రత పంపిణీని మూర్తి 4 చూపిస్తుంది. బొమ్మ నుండి చూడగలిగినట్లుగా, ఎపిటాక్సియల్ పొరపై ఏకాగ్రత పంపిణీ వక్రత పొర యొక్క కేంద్రానికి సంబంధించి స్పష్టమైన సమరూపతను కలిగి ఉంటుంది. 150 mm మరియు 200 mm ఎపిటాక్సియల్ పొరల డోపింగ్ ఏకాగ్రత ఏకరూపత వరుసగా 2.80% మరియు 2.66%, ఇది 3% లోపల నియంత్రించబడుతుంది, ఇది అంతర్జాతీయ సారూప్య పరికరాలలో అద్భుతమైన స్థాయి. ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క డోపింగ్ ఏకాగ్రత వక్రత వ్యాసం దిశలో "W" ఆకారంలో పంపిణీ చేయబడుతుంది, ఇది ప్రధానంగా క్షితిజ సమాంతర హాట్ వాల్ ఎపిటాక్సియల్ ఫర్నేస్ యొక్క ప్రవాహ క్షేత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ఎందుకంటే క్షితిజ సమాంతర వాయుప్రసరణ ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ఫర్నేస్ యొక్క వాయుప్రసరణ దిశ నుండి గాలి ప్రవేశ ముగింపు (అప్‌స్ట్రీమ్) మరియు దిగువ చివర నుండి పొర ఉపరితలం ద్వారా లామినార్ ప్రవాహంలో ప్రవహిస్తుంది; కార్బన్ మూలం (C2H4) యొక్క "అలాంగ్-ది-వే డిప్లీషన్" రేటు సిలికాన్ మూలం (TCS) కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, పొర తిరిగేటప్పుడు, పొర ఉపరితలంపై ఉన్న వాస్తవ C/Si క్రమంగా అంచు నుండి తగ్గుతుంది C మరియు N యొక్క "పోటీ స్థాన సిద్ధాంతం" ప్రకారం కేంద్రం (మధ్యలో కార్బన్ మూలం తక్కువగా ఉంటుంది), పొర మధ్యలో డోపింగ్ ఏకాగ్రత క్రమంగా అంచు వైపు తగ్గుతుంది. అద్భుతమైన ఏకాగ్రత ఏకరూపతను పొందడం కోసం, ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో మధ్య నుండి అంచు వరకు డోపింగ్ ఏకాగ్రత తగ్గడాన్ని తగ్గించడానికి అంచు N2 పరిహారంగా జోడించబడుతుంది, తద్వారా చివరి డోపింగ్ ఏకాగ్రత వక్రరేఖ "W" ఆకారాన్ని అందిస్తుంది.

2.3 ఎపిటాక్సియల్ పొర లోపాలు

మందం మరియు డోపింగ్ ఏకాగ్రతతో పాటు, ఎపిటాక్సియల్ పొరల లోపం నియంత్రణ స్థాయి కూడా ఎపిటాక్సియల్ పొరల నాణ్యతను కొలవడానికి ఒక ప్రధాన పరామితి మరియు ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ప్రక్రియ సామర్థ్యం యొక్క ముఖ్యమైన సూచిక. SBD మరియు MOSFET లోపాల కోసం వేర్వేరు అవసరాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, డ్రాప్ లోపాలు, త్రిభుజం లోపాలు, క్యారెట్ లోపాలు మరియు కామెట్ లోపాలు వంటి మరింత స్పష్టమైన ఉపరితల పదనిర్మాణ లోపాలు SBD మరియు MOSFET పరికరాల కోసం కిల్లర్ లోపాలుగా నిర్వచించబడ్డాయి. ఈ లోపాలను కలిగి ఉన్న చిప్‌ల వైఫల్యం సంభావ్యత ఎక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి చిప్ దిగుబడిని మెరుగుపరచడానికి మరియు ఖర్చులను తగ్గించడానికి కిల్లర్ లోపాల సంఖ్యను నియంత్రించడం చాలా ముఖ్యం. 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల కిల్లర్ లోపాల పంపిణీని మూర్తి 5 చూపిస్తుంది. C/Si నిష్పత్తిలో స్పష్టమైన అసమతుల్యత లేనట్లయితే, క్యారెట్ లోపాలు మరియు కామెట్ లోపాలు ప్రాథమికంగా తొలగించబడతాయి, అయితే డ్రాప్ లోపాలు మరియు త్రిభుజం లోపాలు ఎపిటాక్సియల్ పరికరాల ఆపరేషన్ సమయంలో శుభ్రత నియంత్రణకు సంబంధించినవి, గ్రాఫైట్ యొక్క అపరిశుభ్రత స్థాయి ప్రతిచర్య గదిలోని భాగాలు మరియు ఉపరితల నాణ్యత. టేబుల్ 2 నుండి, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొరల యొక్క ప్రాణాంతక లోపం సాంద్రతను 0.3 కణాలు/సెం 2 లోపల నియంత్రించవచ్చని మనం చూడవచ్చు, ఇది ఒకే రకమైన పరికరాలకు అద్భుతమైన స్థాయి. 150 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క ప్రాణాంతక లోపం సాంద్రత నియంత్రణ స్థాయి 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొర కంటే మెరుగైనది. ఎందుకంటే 150 మిమీ సబ్‌స్ట్రేట్ తయారీ ప్రక్రియ 200 మిమీ కంటే ఎక్కువ పరిణతి చెందుతుంది, సబ్‌స్ట్రేట్ నాణ్యత మెరుగ్గా ఉంటుంది మరియు 150 మిమీ గ్రాఫైట్ రియాక్షన్ ఛాంబర్ యొక్క అశుద్ధ నియంత్రణ స్థాయి మెరుగ్గా ఉంటుంది.

2.4 ఎపిటాక్సియల్ పొర ఉపరితల కరుకుదనం

మూర్తి 6 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల ఉపరితలం యొక్క AFM చిత్రాలను చూపుతుంది. బొమ్మ నుండి చూడగలిగినట్లుగా, 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ ఎపిటాక్సియల్ పొరల యొక్క ఉపరితల మూల సగటు చదరపు కరుకుదనం Ra వరుసగా 0.129 nm మరియు 0.113 nm, మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క ఉపరితలం మృదువైనది, స్పష్టమైన స్థూల-దశల అగ్రిగేషన్ దృగ్విషయం లేకుండా, ఇది ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క పెరుగుదల మొత్తం ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో స్టెప్ ఫ్లో గ్రోత్ మోడ్‌ను ఎల్లప్పుడూ నిర్వహిస్తుందని సూచిస్తుంది మరియు స్టెప్ అగ్రిగేషన్ జరగదు. ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ప్రాసెస్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా 150 మిమీ మరియు 200 మిమీ లో-యాంగిల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై మృదువైన ఉపరితలంతో ఎపిటాక్సియల్ పొరను పొందవచ్చని చూడవచ్చు.

3. ముగింపులు

150 mm మరియు 200 mm మరియు 200 mm 4H-SiC హోమోపిటాక్సియల్ పొరలు స్వీయ-అభివృద్ధి చెందిన 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్‌ను ఉపయోగించి దేశీయ ఉపరితలాలపై విజయవంతంగా తయారు చేయబడ్డాయి మరియు 150 mm మరియు 200 mm లకు అనువైన హోమోపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ అభివృద్ధి చేయబడింది. ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి రేటు 60 μm/h కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. హై-స్పీడ్ ఎపిటాక్సీ అవసరాన్ని తీరుస్తున్నప్పుడు, ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ నాణ్యత అద్భుతమైనది. 150 mm మరియు 200 mm SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల మందం ఏకరూపతను 1.5% లోపల నియంత్రించవచ్చు, ఏకాగ్రత ఏకరూపత 3% కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, ప్రాణాంతక లోపం సాంద్రత 0.3 కణాలు/సెం.2 కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఎపిటాక్సియల్ ఉపరితల కరుకుదనం రూట్ మీన్ స్క్వేర్ Ra 0.15 nm కంటే తక్కువ. ఎపిటాక్సియల్ పొరల యొక్క ప్రధాన ప్రక్రియ సూచికలు పరిశ్రమలో అధునాతన స్థాయిలో ఉన్నాయి.

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

VeTek సెమీకండక్టర్ ఒక ప్రొఫెషనల్ చైనీస్ తయారీదారుCVD SiC కోటెడ్ సీలింగ్, CVD SiC కోటింగ్ నాజిల్, మరియుSiC కోటింగ్ ఇన్లెట్ రింగ్.  VeTek సెమీకండక్టర్ సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ కోసం వివిధ SiC వేఫర్ ఉత్పత్తుల కోసం అధునాతన పరిష్కారాలను అందించడానికి కట్టుబడి ఉంది.

మీకు ఆసక్తి ఉంటే8-అంగుళాల SiC ఎపిటాక్సియల్ ఫర్నేస్ మరియు హోమోపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ, దయచేసి మమ్మల్ని నేరుగా సంప్రదించడానికి సంకోచించకండి.

మొబ్: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

ఇమెయిల్: anny@veteksemi.com