இத்தாலியின் எல்பிஇயின் 200 மிமீ எஸ்ஐசி எபிடாக்சியல் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம்

அறிமுகம்

உயர் வெப்பநிலை நிலைத்தன்மை, பரந்த பேண்ட்கேப், உயர் முறிவு மின்சார புல வலிமை மற்றும் அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன் போன்ற சிறந்த மின்னணு பண்புகள் காரணமாக பல பயன்பாடுகளில் எஸ்.ஐ.சி எஸ்.ஐ.யை விட உயர்ந்தது. இன்று, அதிக மாறுதல் வேகம், அதிக இயக்க வெப்பநிலை மற்றும் எஸ்.ஐ.சி மெட்டல் ஆக்சைடு குறைக்கடத்தி புலம் விளைவு டிரான்சிஸ்டர்களின் (MOSFET கள்) குறைந்த வெப்ப எதிர்ப்பு காரணமாக மின்சார வாகன இழுவை அமைப்புகளின் கிடைக்கும் தன்மை கணிசமாக மேம்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. SIC- அடிப்படையிலான மின் சாதனங்களுக்கான சந்தை கடந்த சில ஆண்டுகளில் மிக வேகமாக வளர்ந்துள்ளது; எனவே, உயர்தர, குறைபாடு இல்லாத மற்றும் சீரான SIC பொருட்களுக்கான தேவை அதிகரித்துள்ளது.

கடந்த சில தசாப்தங்களாக, 4H-SIC அடி மூலக்கூறு சப்ளையர்கள் செதில் விட்டம் 2 அங்குலங்கள் முதல் 150 மிமீ வரை அளவிட முடிந்தது (அதே படிக தரத்தை பராமரித்தல்). இன்று, எஸ்.ஐ.சி சாதனங்களுக்கான பிரதான செதில் அளவு 150 மிமீ ஆகும், மேலும் ஒரு யூனிட் சாதனத்திற்கு உற்பத்தி செலவைக் குறைப்பதற்காக, சில சாதன உற்பத்தியாளர்கள் 200 மிமீ ஃபேப்புகளை நிறுவுவதற்கான ஆரம்ப கட்டத்தில் உள்ளனர். இந்த இலக்கை அடைய, வணிக ரீதியாக 200 மிமீ எஸ்ஐசி செதில்களின் தேவைக்கு மேலதிகமாக, சீரான எஸ்.ஐ.சி எபிடாக்ஸியைச் செய்வதற்கான திறனும் மிகவும் விரும்பப்படுகிறது. ஆகையால், நல்ல தரமான 200 மிமீ எஸ்ஐசி அடி மூலக்கூறுகளைப் பெற்ற பிறகு, அடுத்த சவால் இந்த அடி மூலக்கூறுகளில் உயர்தர எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியைச் செய்வதாகும். எல்.பி.இ ஒரு கிடைமட்ட ஒற்றை படிக சூடான-சுவர் முழு தானியங்கி சி.வி.டி உலை (PE1O8 என பெயரிடப்பட்டது) 200 மிமீ எஸ்ஐசி அடி மூலக்கூறுகளை செயலாக்கும் திறன் கொண்ட பல மண்டல உள்வைப்பு அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. இங்கே, அதன் செயல்திறனை 150 மிமீ 4 எச்-எஸ்ஐசி எபிடாக்ஸி மற்றும் 200 மிமீ எபிவாஃபர்களில் ஆரம்ப முடிவுகளில் தெரிவிக்கிறோம்.

முடிவுகள் மற்றும் கலந்துரையாடல்

PE1O8 என்பது 200mm SiC செதில்கள் வரை செயலாக்க வடிவமைக்கப்பட்ட முழு தானியங்கி கேசட்-டு-கேசட் அமைப்பு ஆகும். வடிவமைப்பை 150 மற்றும் 200mm இடையே மாற்றலாம், இது கருவி வேலையில்லா நேரத்தை குறைக்கிறது. வெப்பமூட்டும் நிலைகளின் குறைப்பு உற்பத்தித்திறனை அதிகரிக்கிறது, அதே நேரத்தில் ஆட்டோமேஷன் உழைப்பைக் குறைக்கிறது மற்றும் தரம் மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் செய்யக்கூடிய தன்மையை மேம்படுத்துகிறது. ஒரு திறமையான மற்றும் செலவு-போட்டி எபிடாக்ஸி செயல்முறையை உறுதிப்படுத்த, மூன்று முக்கிய காரணிகள் தெரிவிக்கப்படுகின்றன: 1) வேகமான செயல்முறை, 2) தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து ஆகியவற்றின் உயர் சீரான தன்மை, 3) எபிடாக்ஸி செயல்பாட்டின் போது குறைக்கப்பட்ட குறைபாடு. PE1O8 இல், சிறிய கிராஃபைட் நிறை மற்றும் தானியங்கு ஏற்றுதல்/ இறக்குதல் அமைப்பு ஆகியவை நிலையான ஓட்டத்தை 75 நிமிடங்களுக்குள் முடிக்க அனுமதிக்கின்றன (ஒரு நிலையான 10μm ஷாட்கி டையோடு செய்முறையானது 30μm/h வளர்ச்சி விகிதத்தைப் பயன்படுத்துகிறது). தானியங்கு அமைப்பு அதிக வெப்பநிலையில் ஏற்றுதல் / இறக்குதல் அனுமதிக்கிறது. இதன் விளைவாக, வெப்பமூட்டும் மற்றும் குளிரூட்டும் நேரங்கள் இரண்டும் குறுகியதாக இருக்கும், அதே நேரத்தில் ஏற்கனவே பேக்கிங் படியை அடக்குகிறது. இத்தகைய சிறந்த நிலைமைகள் உண்மையிலேயே அகற்றப்படாத பொருட்களின் வளர்ச்சியை அனுமதிக்கின்றன.

உபகரணங்களின் சுருக்கம் மற்றும் அதன் மூன்று சேனல் ஊசி அமைப்பு ஆகியவை ஊக்கமருந்து மற்றும் தடிமன் சீரான இரண்டிலும் அதிக செயல்திறனைக் கொண்ட பல்துறை அமைப்பில் விளைகின்றன. இது 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ அடி மூலக்கூறு வடிவங்களுக்கு ஒப்பிடக்கூடிய வாயு ஓட்டம் மற்றும் வெப்பநிலை சீரான தன்மையை உறுதிப்படுத்த கணக்கீட்டு திரவ இயக்கவியல் (சி.எஃப்.டி) உருவகப்படுத்துதல்களைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்டது. படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த புதிய ஊசி அமைப்பு படிவு அறையின் மைய மற்றும் பக்கவாட்டு பகுதிகளில் ஒரே மாதிரியாக வாயுவை வழங்குகிறது. எரிவாயு கலவை அமைப்பு உள்நாட்டில் விநியோகிக்கப்பட்ட வாயு வேதியியலின் மாறுபாட்டை செயல்படுத்துகிறது, மேலும் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியை மேம்படுத்த சரிசெய்யக்கூடிய செயல்முறை அளவுருக்களின் எண்ணிக்கையை மேலும் விரிவுபடுத்துகிறது.

படம் 1 PE1O8 செயல்முறை அறையில் உருவகப்படுத்தப்பட்ட வாயு வேகம் அளவு (மேல்) மற்றும் வாயு வெப்பநிலை (கீழே) ஆகியவை அடி மூலக்கூறுக்கு மேலே 10 மிமீ அமைந்துள்ள ஒரு விமானத்தில்.

மற்ற அம்சங்களில் மேம்படுத்தப்பட்ட வாயு சுழற்சி அமைப்பு அடங்கும், இது செயல்திறனை மென்மையாக்குவதற்கும், சுழற்சி வேகத்தை நேரடியாக அளவிடுவதற்கும் பின்னூட்டக் கட்டுப்பாட்டு வழிமுறையைப் பயன்படுத்துகிறது, மேலும் வெப்பநிலைக் கட்டுப்பாட்டிற்கான புதிய தலைமுறை PID. எபிடாக்ஸி செயல்முறை அளவுருக்கள். ஒரு n-வகை 4H-SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி செயல்முறை ஒரு முன்மாதிரி அறையில் உருவாக்கப்பட்டது. சிலிக்கான் மற்றும் கார்பன் அணுக்களுக்கு முன்னோடியாக டிரைக்ளோரோசிலேன் மற்றும் எத்திலீன் பயன்படுத்தப்பட்டன; H2 கேரியர் வாயுவாகவும் நைட்ரஜன் n-வகை ஊக்கமருந்துக்காகவும் பயன்படுத்தப்பட்டது. 6.5μm தடிமன் 1×1016cm-3 n-டோப் செய்யப்பட்ட 4H-SiC எபிலேயர்களை வளர்க்க Si-முகம் கொண்ட வணிக 150mm SiC அடி மூலக்கூறுகள் மற்றும் ஆராய்ச்சி தர 200mm SiC அடி மூலக்கூறுகள் பயன்படுத்தப்பட்டன. அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பு உயர்ந்த வெப்பநிலையில் H2 ஓட்டத்தைப் பயன்படுத்தி சிட்டுவில் பொறிக்கப்பட்டது. இந்த செதுக்குதல் படிக்குப் பிறகு, ஒரு n-வகை தாங்கல் அடுக்கு குறைந்த வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் குறைந்த C/Si விகிதத்தைப் பயன்படுத்தி மென்மையாக்கும் அடுக்கைத் தயாரிக்கிறது. இந்த இடையக அடுக்கின் மேல், அதிக வளர்ச்சி விகிதத்துடன் (30μm/h) செயலில் உள்ள அடுக்கு அதிக C/Si விகிதத்தைப் பயன்படுத்தி டெபாசிட் செய்யப்பட்டது. உருவாக்கப்பட்ட செயல்முறை பின்னர் ST இன் ஸ்வீடிஷ் வசதியில் நிறுவப்பட்ட PE1O8 உலைக்கு மாற்றப்பட்டது. இதேபோன்ற செயல்முறை அளவுருக்கள் மற்றும் எரிவாயு விநியோகம் 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ மாதிரிகளுக்கு பயன்படுத்தப்பட்டது. குறைந்த எண்ணிக்கையிலான 200 மிமீ அடி மூலக்கூறுகள் இருப்பதால் வளர்ச்சி அளவுருக்களின் சிறந்த டியூனிங் எதிர்கால ஆய்வுகளுக்கு ஒத்திவைக்கப்பட்டது.

மாதிரிகளின் வெளிப்படையான தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து செயல்திறன் முறையே FTIR மற்றும் CV மெர்குரி ஆய்வால் மதிப்பீடு செய்யப்பட்டன. மேற்பரப்பு உருவவியல் நோமர்ஸ்கி வேறுபாடு குறுக்கீடு மாறுபாடு (என்.டி.ஐ.சி) நுண்ணோக்கி மூலம் ஆராயப்பட்டது, மேலும் எபிலேயர்களின் குறைபாடு அடர்த்தி கேண்டெலாவால் அளவிடப்பட்டது. பூர்வாங்க முடிவுகள். முன்மாதிரி அறையில் பதப்படுத்தப்பட்ட 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ எபிடாக்சியலி வளர்ந்த மாதிரிகளின் ஊக்கமருந்து மற்றும் தடிமன் சீரான தன்மை படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. தடிமன் மாறுபாடுகள் (σ/சராசரி . உள்ளார்ந்த ஊக்கமருந்து மதிப்புகள் தோராயமாக 1 × 1014 செ.மீ -3 ஆகும்.

படம் 2 200 மிமீ மற்றும் 150 மிமீ எபிவாஃபர்களின் தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து சுயவிவரங்கள்.

ரன்-டு-ரன் மாறுபாடுகளை ஒப்பிடுவதன் மூலம் இந்த செயல்முறையின் மீண்டும் நிகழ்தகவு ஆராயப்பட்டது, இதன் விளைவாக தடிமன் மாறுபாடுகள் 0.7% வரை குறைவாகவும், ஊக்கமருந்து மாறுபாடுகள் 3.1% ஆகவும் குறைவாக உள்ளன. படம் 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, புதிய 200 மிமீ செயல்முறை முடிவுகள் முன்னர் 150 மிமீ ஒரு PE1O6 உலை மூலம் பெறப்பட்ட அதிநவீன முடிவுகளுடன் ஒப்பிடப்படுகின்றன.

படம் 3 ஒரு முன்மாதிரி அறை (மேல்) மற்றும் PE1O6 (கீழே) ஆல் புனையப்பட்ட ஒரு அதிநவீன 150 மிமீ மாதிரி மூலம் 200 மிமீ மாதிரியின் அடுக்கு-மூலம்-அடுக்கு தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து சீரான தன்மை.

மாதிரிகளின் மேற்பரப்பு உருவமைப்பைப் பொறுத்தவரை, என்.டி.ஐ.சி நுண்ணோக்கி நுண்ணோக்கியின் கண்டறியக்கூடிய வரம்பிற்கு கீழே கடினத்தன்மையுடன் ஒரு மென்மையான மேற்பரப்பை உறுதிப்படுத்தியது. PE1O8 முடிவுகள். செயல்முறை பின்னர் PE1O8 உலைக்கு மாற்றப்பட்டது. 200 மிமீ எபிவாஃபர்களின் தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து சீரான தன்மை படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. எபிலேயர்கள் அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து மாறுபாடுகளுடன் (σ/சராசரி) முறையே 2.1% மற்றும் 3.3% வரை ஒரே மாதிரியாக வளர்கின்றன.

படம் 4 PE1O8 உலையில் 200 மிமீ எபிவாஃபரின் தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து சுயவிவரம்.

எபிடாக்ஸிகலாக வளர்ந்த செதில்களின் குறைபாடு அடர்த்தியை விசாரிக்க, கேண்டெலா பயன்படுத்தப்பட்டது. படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி. மொத்த குறைபாடு அடர்த்தி முறையே 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ மாதிரிகளில் 1.43 செ.மீ -2 மற்றும் 3.06 செ.மீ -2 வரை குறைவாக இருந்தது. எனவே எபிடாக்ஸிக்குப் பிறகு கிடைக்கக்கூடிய மொத்த பகுதி (TUA) முறையே 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ மாதிரிகளுக்கு 97% மற்றும் 92% என கணக்கிடப்பட்டது. இந்த முடிவுகள் ஒரு சில ரன்களுக்குப் பிறகுதான் அடையப்பட்டன என்பதையும், செயல்முறை அளவுருக்களை நன்றாகச் சரிசெய்வதன் மூலம் மேலும் மேம்படுத்த முடியும் என்பதையும் குறிப்பிடுவது மதிப்பு.

படம் 5 PE1O8 உடன் வளர்க்கப்பட்ட 6μm தடிமன் கொண்ட 200mm (இடது) மற்றும் 150mm (வலது) எபிவேஃபர்களின் Candela குறைபாடு வரைபடங்கள்.

முடிவுரை

இந்தத் தாள் புதிதாக வடிவமைக்கப்பட்ட PE1O8 ஹாட்-வால் CVD ரியாக்டரையும், 200mm அடி மூலக்கூறுகளில் சீரான 4H-SiC எபிடாக்சியைச் செய்யும் திறனையும் வழங்குகிறது. மாதிரி மேற்பரப்பில் 2.1% வரை தடிமன் மாறுபாடுகள் மற்றும் மாதிரி மேற்பரப்பில் 3.3% குறைவான ஊக்கமருந்து செயல்திறன் மாறுபாடுகளுடன், 200mm இல் ஆரம்ப முடிவுகள் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியவை. 150 மிமீ மற்றும் 200 மிமீ மாதிரிகளுக்கு முறையே 97% மற்றும் 92% என எபிடாக்ஸிக்குப் பிறகு TUA கணக்கிடப்பட்டது, மேலும் 200mmக்கான TUA எதிர்காலத்தில் அதிக அடி மூலக்கூறு தரத்துடன் மேம்படும் என்று கணிக்கப்பட்டுள்ளது. இங்கு தெரிவிக்கப்பட்டுள்ள 200மிமீ அடி மூலக்கூறுகளின் முடிவுகள் சில செட் சோதனைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை என்பதைக் கருத்தில் கொண்டு, ஏற்கனவே 150மிமீ மாதிரிகளில் உள்ள அதிநவீன முடிவுகளுக்கு அருகில் இருக்கும் முடிவுகளை மேலும் மேம்படுத்த முடியும் என்று நாங்கள் நம்புகிறோம். வளர்ச்சி அளவுருக்களை நன்றாகச் சரிசெய்தல்.