Foirnéis Epitaxial SIC 8-orlach agus Taighde ar Phróiseas Homoepitaxial

Faoi láthair, tá an tionscal SIC ag athrú ó 150 mm (6 orlach) go 200 mm (8 n -orlach). D'fhonn an t-éileamh práinneach ar shliocht homoepitaxial SIC ar ardchaighdeán, ar ardchaighdeán a chomhlíonadh sa tionscal, d'ullmhaigh 150 mm agus 200 mM 4H sliseoga homaicíteacha 4H-SiC go rathúil ar fhoshraitheanna baile ag baint úsáide as an trealamh fáis 200 mM sic a forbraíodh go neamhspleách. Forbraíodh próiseas homoepitaxial atá oiriúnach do 150 mm agus 200 mm, inar féidir leis an ráta fáis eipiciúil a bheith níos mó ná 60 μm/h. Agus an t-eipidít ardluais á chomhlíonadh aige, tá an caighdeán sliseog eipiciúil ar fheabhas. Is féidir an t -aonfhoirmeacht tiús de shliocht epitaxial 150 mm agus 200 mm a rialú laistigh de 1.5%, tá an aonfhoirmeacht tiúchana níos lú ná 3%, tá an dlús fabht marfach níos lú ná 0.3 cáithnín/cm2, agus tá an fhréamh -chearnóg dhromchla epitaxial níos lú ná 0.15 nm, agus tá gach ceann de na táscairí próisis ag teacht chun cinn.

Tá Silicon Carbide (SIC) ar cheann de na hionadaithe ó na hábhair leathsheoltóra tríú glúin. Tá na tréithe a bhaineann le neart ardleibhéil miondealú, seoltacht theirmeach den scoth, treoluas sáithithe leictreon mór, agus friotaíocht radaíochta láidir. Leathnaigh sé go mór an cumas próiseála fuinnimh atá ag feistí cumhachta agus is féidir leis riachtanais seirbhíse an chéad ghlúin eile de threalamh leictreonach cumhachta a chomhlíonadh le haghaidh feistí a bhfuil ardchumhacht, méid beag, teocht ard, radaíocht ard agus coinníollacha tromchúiseacha eile acu. Is féidir leis spás a laghdú, tomhaltas cumhachta a laghdú agus riachtanais fuaraithe a laghdú. Thug sé athruithe réabhlóideacha ar fheithiclí fuinnimh nua, iompar iarnróid, greillí cliste agus réimsí eile. Dá bhrí sin, aithníodh leathsheoltóirí cairbíde sileacain mar an t-ábhar idéalach a bheidh mar thoradh ar an gcéad ghlúin eile de ghléasanna leictreonacha cumhachta ardchumhachta. Le blianta beaga anuas, mar gheall ar an tacaíocht bheartais náisiúnta d'fhorbairt an tionscail leathsheoltóra tríú glúin, tá taighde agus forbairt agus tógáil an chórais tionscail 150 mm SIC críochnaithe go bunúsach sa tSín, agus ráthaíodh go bunúsach slándáil an tslabhra thionsclaíoch. Dá bhrí sin, tá fócas an tionscail tar éis athrú de réir a chéile go rialú costais agus feabhsú éifeachtúlachta. Mar a thaispeántar i dTábla 1, i gcomparáid le 150 mm, tá ráta úsáide imeall níos airde ag 200 mm sic, agus is féidir aschur sliseanna sliseog aonair a mhéadú thart ar 1.8 uair. Tar éis don teicneolaíocht aibiú, is féidir costas déantúsaíochta sliseanna aonair a laghdú 30%. Is bealach díreach é an dul chun cinn teicneolaíochta de 200 mm chun "costais a laghdú agus éifeachtúlacht a mhéadú", agus is é an eochair freisin do thionscal leathsheoltóra mo thíre "comhthreomhar a reáchtáil" nó fiú "luaidhe".

Éagsúil leis an bpróiseas feiste Si, déantar feistí cumhachta leathsheoltóra SIC a phróiseáil agus a ullmhú le sraitheanna eipideacha mar bhunchloch. Is ábhair bhunúsacha riachtanacha iad sliseoga epitaxial le haghaidh feistí cumhachta SIC. Cinneann cáilíocht an chiseal eipiciúil go díreach toradh na feiste, agus is ionann a chostas agus 20% den chostas déantúsaíochta sliseanna. Dá bhrí sin, is nasc idirmheánach riachtanach é fás eipiciúil i bhfeistí cumhachta SIC. Cinntear uasteorainn leibhéal an phróisis epitaxial trí threalamh eipiciúil. Faoi láthair, tá an méid logánú de threalamh eipidéimeach intíre 150 mm SIC sách ard, ach tá an leagan amach foriomlán de 200 mm taobh thiar den leibhéal idirnáisiúnta ag an am céanna. Dá bhrí sin, chun na riachtanais phráinneacha agus na fadhbanna scrogaill a bhaineann le déantúsaíocht ábhair mhóra, ardcháilíochta a réiteach chun an tionscal leathsheoltóra tríú glúin intíre a fhorbairt, tugann an páipéar seo isteach an trealamh epitaxial 200 mM SIC go rathúil i mo thír féin, agus déanann sé staidéar ar an bpróiseas epitaxial. Trí pharaiméadair an phróisis a bharrfheabhsú amhail teocht an phróisis, ráta sreafa gáis iompróra, cóimheas C/Si, etc. faightear iad. Is féidir le leibhéal an phróisis trealaimh freastal ar riachtanais ullmhúchán gléasanna cumhachta ardchaighdeáin SIC.

1 Turgnamh

1.1 Prionsabal an Phróisis Sic Epitaxial

Áirítear leis an bpróiseas fáis homoepitaxial 4H-SiC go príomha 2 phríomhchéim, eadhon, eitseáil in-situ ardteochta de fhoshraith 4H-SiC agus próiseas sil-leagain cheimiceach aonchineálach. Is é príomhchuspóir eitseáil in-situ an tsubstráit ná damáiste fodhromchla an tsubstráit a bhaint tar éis snasú sliseog, leacht snasaithe iarmharacha, cáithníní agus ciseal ocsaíde, agus is féidir struchtúr céim adamhach rialta a dhéanamh ar dhromchla an tsubstráit trí eitseáil. De ghnáth déantar eitseáil in-situ in atmaisféar hidrigine. De réir riachtanais an phróisis iarbhír, is féidir méid beag gáis chúnta a chur leis freisin, mar shampla clóiríd hidrigine, própán, eitiléin nó silane. De ghnáth bíonn teocht eitseáil hidrigine in-situ os cionn 1 600 ℃, agus is iondúil go ndéantar brú an tseomra imoibriúcháin a rialú faoi bhun 2 × 104 PA le linn an phróisis eitseáil.

Tar éis an dromchla foshraithe a ghníomhachtú trí eitseáil in-situ, téann sé isteach sa phróiseas sil-leagain cheimiceach ardteochta, is é sin, an fhoinse fáis (mar shampla eitiléin/própán, TCS/silane), foinse dópála (foinse dopála N-chineáil, tá an t-imbhualadh p-chineálach ag iompraíocht an tseomra imbhuailte go dtí an tseomra imbhuailte go mór trí sheomra imbhuailte go mór le hathchloch an tsealbhóireachta trí sheomra mór-imbhuailte a dhéanamh ar sheomra A-Auxily de sheomra A U de sheomra A U A-A-A-A-chluacháin, Gás iompróra (hidrigin de ghnáth). Tar éis don ghás imoibriú sa seomra imoibriúcháin ardteochta, imoibríonn cuid den réamhtheachtaí go ceimiceach agus asaid ar dhromchla an tsleasa, agus ciseal eipiciúil aonchineálach aonchriostal 4H-SiC le tiúchan dópála sonrach, tiús sonrach, agus déantar caighdeán níos airde ar an dromchla foshraith ag baint úsáide as fo-chlaonadh aon-chrystal 4H-Sic. Tar éis blianta de thaiscéalaíocht theicniúil, tá an teicneolaíocht homoepitaxial 4H-SIC-aibithe aibithe go bunúsach agus úsáidtear í go forleathan i dtáirgeadh tionsclaíoch. Tá dhá thréith tipiciúla ag an teicneolaíocht homoepitaxial 4H-SiC is mó a úsáidtear go forleathan ar fud an domhain: (1) Ag baint úsáide as an treo criostail (i gcoibhneas leis an plána criostail <1 0001>, i dtreo an tsubstaint laghdaithe <1120> oblique gearrtha mar theimpléad, is é atá Mód. D'úsáid fás homoepitaxial luath-4H-SiC foshraith chriostal dearfach, is é sin, an plána Si le haghaidh fáis. Tá dlús na gcéimeanna adamhacha ar dhromchla an tsubstráit chriostal dearfach íseal agus tá na hardáin leathan. Is furasta fás núicléasaithe déthoiseach a tharlú le linn an phróisis eipidítí chun SIC criostail 3C (3C-SiC) a dhéanamh. Trí ghearradh lasmuigh den ais, ard-dlús, is féidir céimeanna adamhacha leithead caol ardáin a thabhairt isteach ar dhromchla an tsubstráit 4H-SiC <0001>, agus is féidir leis an réamhtheachtaí asaithe an suíomh adamhach a bhaint amach go héifeachtach le fuinneamh dromchla measartha íseal trí idirleathadh dromchla. Ag an gcéim, tá an suíomh nasctha adamh réamhtheachtaí/grúpa móilíneach uathúil, mar sin sa mhodh fáis sreafa chéim, is féidir leis an gciseal eipiciúil seicheamh cruachta dúbailte adamhach Si-C an tsubstráit a fháil chun criostail amháin a chruthú leis an gcéim chriostal chéanna leis an tsubstráit. (2) Baintear fás eipiciúil ardluais amach trí fhoinse sileacain ina bhfuil clóirín a thabhairt isteach. I gcórais thraidisiúnta sil -leagain cheimiceacha Sic, is iad silane agus própán (nó eitiléin) na príomhfhoinsí fáis. Sa phróiseas chun an ráta fáis a mhéadú tríd an ráta sreafa foinse fáis a mhéadú, de réir mar a mhéadaíonn an brú páirteach cothromaíochta den chomhpháirt sileacain, tá sé éasca braislí sileacain a dhéanamh trí núicléasc aonchineálach gáis aonchineálach, a laghdaíonn go mór ráta úsáide an fhoinse sileacain. Cuireann foirmiú braislí sileacain go mór le feabhsú an ráta fáis eipiciúil. Ag an am céanna, is féidir le braislí sileacain cur isteach ar fhás sreafa na gcéimeanna agus núicléasadh fabht a chur faoi deara. D'fhonn núicléas aonchineálach gáis aonchineálach a sheachaint agus an ráta fáis eipiciúil a mhéadú, is é tabhairt isteach foinsí sileacain atá bunaithe ar chlóirín an modh príomhshrutha faoi láthair chun an ráta fáis eipiciúil de 4H-SiC a mhéadú.

1.2 200 mm (8-orlach) Trealamh Epitaxial SIC agus coinníollacha próisis

Rinneadh na turgnaimh a ndéantar cur síos orthu sa pháipéar seo go léir ar threalamh Epitaxial Sic Sic, atá comhoiriúnach le Monolithic Cothrománach Monolithic, a d'fhorbair an 48ú Institiúid Institiúid Leictreonaic Teicneolaíochta Leictreonaic Corporation. Tacaíonn an foirnéis epitaxial le luchtú agus le díluchtú go hiomlán uathoibríoch. Is léaráid scéimreach é Figiúr 1 de struchtúr inmheánach an tseomra imoibriúcháin den trealamh eipiciúil. Mar a thaispeántar i bhFigiúr 1, is é an balla seachtrach den seomra imoibriúcháin ná clog Grianchloch le hidirghabhálaí uisce-fhuaraithe, agus is seomra imoibriúcháin ardteochta é an taobh istigh den chlog, atá comhdhéanta de charbón teirmeach a bhraitear, a bhraitear graifíte ard-idéalach, cuas ard-ghraifíd-ghás-fhrith-imoibriúcháin, agus an t-imbhualadh, an t-imbhualadh, an t-imbhualadh, an t-imbhualadh, an t-imbhualadh, an t-imbhualadh, an t-imbhualadh, an t-imbhualadh, an t-imbhualadh a bhfuil an t-imbhualadh ann, an t-imdhéantar an t-imbhualadh, an t-imdhíonacht a bhfuil an t-imbhualadh ann, an t-imdhíonacht a bhfuil an t-imbhualadh ann, an t-imdhéantar an t-imbhualadh a bhfuil an t-imbhualadh ina bhfuil an t-imbhualadh ina bhfuil an t-imdhíonadh ina bhfuil sé Déantar Bell a théamh go leictreamaighnéadach le soláthar cumhachta ionduchtaithe meánmhinicíochta. Mar a thaispeántar i bhFigiúr 1 (b), bíonn an gás iompróra, an gás imoibriúcháin, agus an gás dópála ag sreabhadh tríd an dromchla sliseog i sreabhadh laminar cothrománach ó shruth suas an tseomra imoibriúcháin go dtí an sruth ón seomra imoibriúcháin agus scaoiltear iad ó dheireadh an gháis eireaball. Chun an chomhsheasmhacht laistigh den sliseog a chinntiú, déantar an sliseog a iompraíonn an bonn ar snámh a rothlú i gcónaí le linn an phróisis.

Is é an tsubstráit a úsáidtear sa turgnamh ná 150 mm tráchtála, 200 mm (6 orlach, 8 n-orlach) <1120> Treo 4 ° Socrú Sic Snasctha 4H-SiC as an uillinn a tháirgeann Shanxi Shuoke Crystal. Úsáidtear Trichlorosilane (SIHCL3, TCS) agus eitiléin (C2H4) mar na príomhfhoinsí fáis sa turgnamh próisis, ina n-úsáidtear TCS agus C2H4 mar fhoinse sileacain agus foinse carbóin faoi seach, úsáidtear nítrigin ard-idéil (N2) mar fhoinse dopála N-Type, agus úsáidtear hidrigine (H2) mar ghás. Is é an raon teochta próisis eipiciúil ná 1 600 ~ 1 660 ℃, is é an brú próisis ná 8 × 103 ~ 12 × 103 PA, agus is é an ráta sreafa gáis iompróra H2 ná 100 ～ 140 L/min.

1.3 Tástáil agus tréithriú sliseog eipiciúil

Baineadh úsáid as speictriméadar infridhearg Fourier (déantúsóir trealaimh Thermalfisher, samhail IS50) agus tástálaí tiúchan probe mearcair (Monaróir Trealamh Semilab, Múnla 530L) chun meán agus dáileadh tiús ciseal agus tiús dópála epitaxial a thréithriú; Socraíodh tiús agus tiúchan dópála gach pointe sa chiseal eipiciúil trí phointí a thógáil feadh na líne trastomhais ag trasnú gnáthlíne an phríomh -imeall tagartha ag 45 ° i lár an sliseog le baint imeall 5 mm. I gcás sliseog 150 mm, tógadh 9 bpointe feadh líne trastomhais amháin (bhí dhá trastomhas ingearach lena chéile), agus le haghaidh sliseog 200 mm, tógadh 21 pointe, mar a thaispeántar i bhFigiúr. garbha dhromchla an chiseal eipiciúil; Tomhaiseadh lochtanna an chiseal eipiciúil ag baint úsáide as tástálaí fabht dromchla (déantúsóir trealaimh an tSín Electronics Kefenghua, Múnla Mars 4410 Pro) le haghaidh tréithrithe.

2 thorthaí turgnamhacha agus plé

2.1 Tiús agus aonfhoirmeacht ciseal eipiciúil

Tá tiús ciseal eipiciúil, tiúchan dópála agus aonfhoirmeacht ar cheann de na príomhtháscairí chun caighdeán na sliseoga eipideacha a mheas. Is iad tiús inrialaithe go cruinn, tiúchan dópála agus aonfhoirmeacht laistigh den sliseog an eochair chun feidhmíocht agus comhsheasmhacht na bhfeistí cumhachta SIC a chinntiú, agus is bunáiteanna tábhachtacha iad tiús ciseal eipiciúil agus comhchruinniú dópála chun cumas próisis an trealaimh eipidigh a thomhas.

Taispeánann Figiúr 3 an cuar aonfhoirmeachta agus dáilte tiús de 150 mm agus 200 mm sliseoga epitaxial sic. Is féidir a fheiceáil ón bhfigiúr go bhfuil an cuar dáileacháin tiús ciseal eipiciúil siméadrach faoi lárphointe an sliseog. Is é an t -am próisis eipiciúil ná 600 s, is é an meán -tiús ciseal eipiciúil den sliseog eipiciúil 150 mm ná 10.89 μm, agus is é 1.05%an aonfhoirmeacht tiús. Trí ríomh, is é an ráta fáis epitaxial ná 65.3 μm/h, ar leibhéal tipiciúil próisis tapaidh é. Faoin am céanna próisis epitaxial, is é 10.10 μm tiús ciseal eipiciúil an sliseog epitaxial 200 mm, tá an aonfhoirmeacht tiús laistigh de 1.36%, agus is é an ráta fáis foriomlán ná 60.60 μm/h, atá beagán níos ísle ná an ráta fáis 150 mm. Tá sé seo toisc go bhfuil caillteanas soiléir ar an mbealach nuair a shreabhann foinse sileacain agus foinse na foinse carbóin ó shruth an tseomra imoibriúcháin tríd an dromchla sliseog go dtí an sruth ón seomra imoibriúcháin, agus tá an t -achar sliseog 200 mm níos mó ná an 150 mm. Téann an gáis trí dhromchla an sliseog 200 mm ar feadh achar níos faide, agus tá an gás foinse a chaitear ar an mbealach níos mó. Faoin gcoinníoll go gcoinníonn an sliseog rothlú, tá tiús foriomlán an chiseal eipiciúil níos tanaí, mar sin tá an ráta fáis níos moille. Tríd is tríd, tá an t-aonfhoirmeacht tiús de shliocht epitaxial 150 mm agus 200 mm ar fheabhas, agus is féidir le cumas próisis an trealaimh riachtanais na bhfeistí ardchaighdeáin a chomhlíonadh.

2.2 Tiúchan Dópála Ciseal Eipiciúil agus aonfhoirmeacht

Taispeánann Figiúr 4 an aonfhoirmeacht chomhchruinnithe dópála agus dáileadh cuar de 150 mm agus sliseoga epitaxial sic 200 mm. Mar is léir ón bhfigiúr, tá siméadracht shoiléir ag an gcuar dáilte tiúchana ar an sliseog eipiciúil i gcoibhneas le lár an tsleasa. Is é an t -aonfhoirmeacht tiúchana dópála de na sraitheanna epitaxial 150 mm agus 200 mm ná 2.80% agus 2.66% faoi seach, ar féidir iad a rialú laistigh de 3%, ar leibhéal den scoth é i measc trealamh comhchosúil idirnáisiúnta. Scaiptear an cuar tiúchana dópála den chiseal eipiciúil i gcruth "W" feadh an treo trastomhais, a chinntear go príomha ag réimse sreafa an fhoirnéis eipidéimeach bhallaí te, toisc go bhfuil treo aeir an tsreafa aeir chothrománach ag an bhfoirnéis fáis a bhfuil an t -aeir ag teacht as an dromchla lamin i ndromchla an tsleamháin; Toisc go bhfuil an ráta "ídithe ar an mbealach" den fhoinse charbóin (C2H4) níos airde ná ráta an fhoinse sileacain (TCS), nuair a rothlaíonn an sliseog, laghdaíonn an C/Si iarbhír ar dhromchla an tsleasa de réir a chéile ó imeall an imeall go dtí an t-imeall i dtreo an imeall i dtreo an imeall i dtreo an chiumhais i dtreo an chiumhais. D'fhonn aonfhoirmeacht chomhchruinnithe den scoth a fháil, cuirtear an imeall N2 leis mar chúiteamh le linn an phróisis eipiciúil chun an laghdú ar an tiúchan dópála ón lár go dtí an imeall a mhoilliú, ionas go gcuireann an cuar tiúchana dópála deiridh cruth "W" i láthair.

2.3 Fabhtanna ciseal eipiciúil

Chomh maith le tiús agus tiúchan dópála, is croí -pharaiméadar é leibhéal an rialaithe fabht ciseal eipiciúil freisin chun cáilíocht na sliseoga eipidéimeacha a thomhas agus táscaire tábhachtach ar chumas próisis trealaimh eipiciúil. Cé go bhfuil riachtanais dhifriúla ag SBD agus MOSFET maidir le lochtanna, sainmhínítear lochtanna moirfeolaíochta dromchla níos soiléire, mar shampla lochtanna titim, lochtanna triantáin, lochtanna cairéad, agus lochtanna comet mar lochtanna marú do ghléasanna SBD agus MOSFET. Tá an dóchúlacht go dteipfidh ar sceallóga ina bhfuil na lochtanna seo ard, mar sin tá sé thar a bheith tábhachtach rialú a dhéanamh ar líon na lochtanna marú chun toradh sliseanna a fheabhsú agus costais a laghdú. Taispeánann Figiúr 5 dáileadh na lochtanna marú de 150 mm agus 200 mm sliseoga epitaxial sic. Faoin gcoinníoll nach bhfuil aon éagothroime shoiléir sa chóimheas C/Si, is féidir deireadh a chur le lochtanna cairéid agus lochtanna comet, agus baineann lochtanna titim agus lochtanna triantáin le rialú glaineachta le linn oibriú an trealaimh eipidítigh, leibhéal eisíontais na gcodanna graifít sa seomra imoibriúcháin, agus caighdeán an tsubstráit. Ó Tábla 2, is féidir linn a fheiceáil gur féidir an dlús marfach de 150 mm agus 200 mm a rialú laistigh de 0.3 cáithníní/cm2, ar leibhéal den scoth é don chineál céanna trealaimh. Tá an leibhéal rialaithe dlúis marfach de 150 mm sliseog epitaxial níos fearr ná an sliseog de 200 mm. Tá sé seo toisc go bhfuil an próiseas ullmhúcháin foshraithe 150 mm níos aibí ná an próiseas 200 mm, tá an caighdeán foshraithe níos fearr, agus is fearr an leibhéal rialaithe neamhíonachta de sheomra imoibriúcháin graifíte 150 mm.

2.4 garbha dhromchla sliseog eipiciúil

Taispeánann Figiúr 6 na híomhánna AFM de dhromchla 150 mm agus sliseoga epitaxial sic 200 mm. Mar is féidir a fheiceáil ón bhfigiúr, is é 0.129 nm agus 0.113 nm faoi seach an meánmhéide fréamhacha fréamhacha. Tarlaíonn comhiomlánú. Is féidir a fheiceáil gur féidir an ciseal eipiciúil le dromchla réidh a fháil ar fhoshraitheanna uillinneacha 150 mm agus 200 mm trí úsáid a bhaint as an bpróiseas fáis eipiciúil optamaithe.

3. Conclúidí

Ullmhaíodh go rathúil go n-ullmhaíodh sliseoga homoepitaxial mm agus 200 mm 4H-SiC ar fhoshraitheanna intíre ag baint úsáide as an trealamh fáis eipidéimeach 200 mM sic, agus forbraíodh próiseas homaighnéasach a bhí oiriúnach do 150 mm agus 200 mm. Is féidir leis an ráta fáis eipiciúil a bheith níos mó ná 60 μm/h. Agus an ceanglas ardluais epitaxy a chomhlíonadh, tá an caighdeán wafer epitaxial ar fheabhas. Is féidir an t -aonfhoirmeacht tiús de shliocht eipidíteach 150 mm agus 200 mm a rialú laistigh de 1.5%, tá an aonfhoirmeacht tiúchana níos lú ná 3%, tá an dlús fabht marfach níos lú ná 0.3 cáithnín/cm2, agus is lú ná 0.15 nm an t -uafás dromchla epitaxial. Tá na príomhtháscairí próisis de na sliseoga epitaxial ag an ardleibhéal sa tionscal.

.

Is monaróir gairmiúil Síneach de chuid Vetek Semiconductor deUasteorainn brataithe CVD SIC, CVD SIC Cumhdach, agusFáinne ionraoin sciath sic.  Tá Vetek Semiconductor tiomanta do réitigh ardleibhéil a sholáthar do tháirgí sliseog SIC éagsúla don tionscal leathsheoltóra.

Má tá suim agat annFoirnéis Epitaxial SIC 8-orlach agus próiseas homoepitaxial, bíodh leisce ort teagmháil a dhéanamh linn go díreach.

Mob: +86-180 6922 0752

Whatsapp: +86 180 6922 0752

Ríomhphost: anny@veteksemi.com