Dul Chun Cinn Teicneolaíochta Epitaxial 200mm na hIodáile na hIodáile

Tabhairt isteach

Tá SIC níos fearr ná Si i mórán feidhmchlár mar gheall ar a airíonna leictreonacha níos fearr amhail cobhsaíocht ardteochta, bandgap leathan, neart réimse leictreach miondealú, agus seoltacht ard teirmeach. Sa lá atá inniu ann, tá feabhas suntasach tagtha ar infhaighteacht na gcóras tarraingthe feithiclí leictreacha mar gheall ar na luasanna lasctha níos airde, na teochtaí oibriúcháin níos airde, agus friotaíocht theirmeach níos ísle trasraitheoirí éifeacht leathsheoltóra ocsaíd miotail sic (MOSFETanna). Tá fás an-tapa tagtha ar an margadh do ghléasanna cumhachta SIC-bhunaithe le blianta beaga anuas; Dá bhrí sin, tá méadú tagtha ar an éileamh ar ábhair ardchaighdeáin, saor ó fhabht agus aonfhoirmeach.

Le fiche nó tríocha bliain anuas, tá soláthraithe tsubstráit 4H-SiC in ann trastomhais sliseog a mhéadú ó 2 orlach go 150 mm (an caighdeán céanna criostail a chothabháil). Sa lá atá inniu ann, is é 150 mm an méid wafer príomhshrutha le haghaidh feistí SiC, agus d'fhonn an costas táirgthe in aghaidh an fheiste aonaid a laghdú, tá roinnt déantúsóirí feiste sna céimeanna tosaigh chun 200 mm fabs a bhunú. Chun an sprioc seo a bhaint amach, chomh maith leis an ngá atá le sliseog SiC 200 mm atá ar fáil ar bhonn tráchtála, tá an cumas chun epitaxy SiC aonfhoirmeach a dhéanamh inmhianaithe freisin. Dá bhrí sin, tar éis foshraitheanna SiC 200 mm ar ardchaighdeán a fháil, is é an chéad dúshlán eile ná fás epitaxial ardcháilíochta a dhéanamh ar na foshraitheanna seo. Tá imoibreoir CVD uathoibrithe iomlán uathoibríoch (PE1O8) ag LPE atá feistithe le córas ionchlannaithe il-chrios atá in ann foshraitheanna SiC 200mm a phróiseáil. Anseo, tuairiscímid a fheidhmíocht ar epitaxy 150mm 4H-SiC chomh maith le réamhthorthaí ar epiwafers 200mm.

Torthaí agus plé

Is córas lán-uathoibrithe caiséad-go-caiséad é PE1O8 atá deartha chun sliseog SiC suas le 200mm a phróiseáil. Is féidir an fhormáid a athrú idir 150 agus 200mm, ag íoslaghdú aga neamhfhónaimh uirlisí. Méadaíonn laghdú céimeanna téimh táirgiúlacht, agus laghdaíonn uathoibriú saothair agus feabhsaíonn sé cáilíocht agus atrialltacht. Chun próiseas epitaxy éifeachtach agus costas-iomaíoch a chinntiú, tuairiscítear trí phríomhfhachtóir: 1) próiseas tapa, 2) aonfhoirmeacht ard tiús agus dópála, 3) foirmiú lochtanna íoslaghdaithe le linn an phróisis epitaxy. I PE1O8, ceadaíonn mais graifíte beag agus an córas uathluchtaithe/díluchtaithe rith caighdeánach a chríochnú i níos lú ná 75 nóiméad (úsáideann oideas dé-óid Schottky caighdeánach 10μm ráta fáis 30μm/h). Ceadaíonn an córas uathoibrithe luchtú/díluchtú ag teochtaí arda. Mar thoradh air sin, tá an dá am teasa agus fuaraithe gearr, agus cheana féin faoi chois an chéim bácála. Ceadaíonn coinníollacha idéalach den sórt sin fás ábhar fíor-neamhdhópáilte.

Mar thoradh ar chomhdhlúthú an trealaimh agus ar a chóras insteallta trí chainéal tá córas ildánach le feidhmíocht ard i nDópáil agus i nDúpáil Tiús. Rinneadh é seo ag baint úsáide as insamhaltaí dinimic sreabhach ríomhaireachta (CFD) chun a chinntiú go mbeidh sreabhadh gáis agus aonfhoirmeacht teochta inchomparáide le haghaidh formáidí foshraithe 150 mm agus 200 mm. Mar a thaispeántar i bhFigiúr 1, seachadann an córas insteallta nua seo gás go haonfhoirmeach i gcodanna lárnacha agus cliathánacha an tseomra sil -leagan. Cumasaíonn an córas measctha gáis an cheimic gháis a dháiltear go háitiúil a athrú, ag leathnú tuilleadh líon na bparaiméadar próisis inchoigeartaithe chun fás eipiciúil a bharrfheabhsú.

Figiúr 1 Méid treoluas gáis insamhlaithe (barr) agus teocht an gháis (bun) i seomra próisis PE1O8 ag eitleán atá suite 10 mm os cionn an tsubstráit.

I measc na ngnéithe eile tá córas uainíochta feabhsaithe gáis a úsáideann algartam rialaithe aiseolais chun an fheidhmíocht a rianúil agus an luas rothlaithe a thomhas go díreach, agus giniúint nua PID le haghaidh rialú teochta. Paraiméadair próisis epitaxy. Forbraíodh próiseas fáis epitaxial n-cineál 4H-SiC i seomra fréamhshamhlacha. Baineadh úsáid as trichlorosilane agus eitiléine mar réamhtheachtaithe do adaimh sileacain agus charbóin; Úsáideadh H2 mar ghás iompróra agus baineadh úsáid as nítrigin le haghaidh dópáil n-chineál. Baineadh úsáid as foshraitheanna SiC tráchtála 150mm le aghaidh SiC agus foshraitheanna SiC de ghrád taighde 200mm chun epilayers 6.5μm tiubh 1 × 1016cm-3 n-dhópáilte 4H-SiC a fhás. Eitseáladh dromchla an tsubstráit in situ ag baint úsáide as sreabhadh H2 ag teocht ardaithe. Tar éis na céime eitseála seo, fásadh ciseal maolánach de chineál n ag baint úsáide as ráta fáis íseal agus cóimheas íseal C/Si chun ciseal smúdála a ullmhú. Anuas ar an gciseal maolánach seo, cuireadh ciseal gníomhach le ráta ard fáis (30μm/h) i dtaisce ag baint úsáide as cóimheas C/Si níos airde. Aistríodh an próiseas forbartha ansin chuig imoibreoir PE1O8 a suiteáladh ag saoráid ST sa tSualainn. Úsáideadh paraiméadair próisis chosúla agus dáileadh gáis le haghaidh samplaí 150mm agus 200mm. Cuireadh mionchoigeartú na bparaiméadar fáis ar athló chuig staidéir sa todhchaí mar gheall ar an líon teoranta foshraitheanna 200 mm a bhí ar fáil.

Rinne FTIR agus taiscéalaí mearcair CV measúnú ar thiús dealraitheach agus feidhmíocht dópála na samplaí, faoi seach. Rinneadh imscrúdú ar mhoirfeolaíocht an dromchla ag micreascópacht codarsnachta trasnaíochta difreálach Nomarski (NDIC), agus tomhaiseadh dlús locht na epilayers ag Candela. Réamhthorthaí. Léirítear i bhFíor 2 réamhthorthaí ar dhópáil agus aonfhoirmeacht thiús de 150 mm agus 200 mm samplaí a fhástar go heipitacsach a próiseáladh sa seomra fhréamhshamhail. ) chomh híseal le 0.4% agus 1.4%, faoi seach, agus éagsúlachtaí dópála (σ-meán) chomh híseal agus 1.1% agus 5.6%. Bhí luachanna intreacha dópála thart ar 1 × 1014 cm-3.

Figiúr 2 Tiús agus próifílí dópála de 200 mm agus 150 mm epiwafers.

Rinneadh imscrúdú ar in-atrialltacht an phróisis trí éagsúlachtaí reatha a chur i gcomparáid, rud a d'fhág go raibh éagsúlachtaí tiús chomh híseal agus is 0.7% agus éagsúlachtaí dópála chomh híseal le 3.1%. Mar a léirítear i bhFigiúr 3, tá na torthaí nua próisis 200mm inchomparáide leis na torthaí úrscothacha a fuarthas roimhe seo ar 150mm le himoibreoir PE1O6.

Figiúr 3 tiús ciseal-le-ciseal agus aonfhoirmeacht dópála sampla 200mm a phróiseáiltear le seomra fréamhshamhla (barr) agus sampla úrscothach 150mm déanta ag PE1O6 (bun).

Maidir le moirfeolaíocht dhromchla na samplaí, dheimhnigh micreascóp NDIC dromchla réidh le roughness faoi raon inbhraite an mhicreascóp. Torthaí PE1O8. Aistríodh an próiseas ansin chuig imoibreoir PE1O8. Léirítear tiús agus aonfhoirmeacht dópála na n-eipwafers 200mm i bhFíor 4. Fásann na epilayers go haonfhoirmeach feadh dhromchla an tsubstráit le héagsúlachtaí tiús agus dópála (σ/meán) chomh híseal le 2.1% agus 3.3%, faoi seach.

Figiúr 4 Tiús agus próifíl dópála epiwafer 200mm in imoibreoir PE1O8.

Chun an dlús fabht a bhaineann le sliseoga a fhástar go heipiciúil a imscrúdú, baineadh úsáid as Candela. Mar a thaispeántar san fhigiúr. Baineadh amach dlúis lochtanna iomlána de 5 chomh híseal le 1.43 cm-2 agus 3.06 cm-2 ar na samplaí 150mm agus 200mm, faoi seach. Dá bhrí sin, ríomhadh an limistéar iomlán atá ar fáil (TUA) tar éis epitaxy 97% agus 92% do na samplaí 150mm agus 200mm, faoi seach. Is fiú a lua nár baineadh na torthaí seo amach ach amháin tar éis cúpla rás agus gur féidir iad a fheabhsú tuilleadh trí pharaiméadair an phróisis a mhionchoigeartú.

Fíor 5 Léarscáileanna locht Candela de epiwafers 6μm tiubh 200mm (ar chlé) agus 150mm (ar dheis) a fhástar le PE1O8.

Conclúid

Cuireann an páipéar seo an t-imoibreoir CVD-bhalla PE1O8 nua-dheartha i láthair agus an cumas atá aige epitaxy aonfhoirmeach 4H-SiC a dhéanamh ar fhoshraitheanna 200mm. Tá na réamhthorthaí ar 200mm an -tuar dóchais inti, le héagsúlachtaí tiús chomh híseal le 2.1% ar dhromchla an tsampla agus athruithe feidhmíochta dópála chomh híseal le 3.3% ar dhromchla an tsampla. Ríomhadh an Tua tar éis an eipidít 97% agus 92% do na samplaí 150mm agus 200mm, faoi seach, agus meastar go bhfeabhsóidh an Tua do 200mm sa todhchaí le caighdeán níos airde foshraithe. Ag glacadh leis go bhfuil na torthaí ar fhoshraitheanna 200mm a thuairiscítear anseo bunaithe ar roinnt tacar tástálacha, creidimid go mbeidh sé indéanta na torthaí a fheabhsú tuilleadh, atá gar do na torthaí úrscothacha cheana féin ar shamplaí 150mm, ag na paraiméadair fáis a mhionchoigeartú.