8 انچ ایس آئی سی ایپیٹیکسیل فرنس اور ہوموپیٹاکسیل پروسیس ریسرچ

فی الحال، SiC انڈسٹری 150 ملی میٹر (6 انچ) سے 200 ملی میٹر (8 انچ) میں تبدیل ہو رہی ہے۔ صنعت میں بڑے سائز کے، اعلیٰ معیار کے SiC homoepitaxial wafers کی فوری طلب کو پورا کرنے کے لیے، 150 mm اور 200 mm 4H-SiC homoepitaxial wafers کو کامیابی سے گھریلو ذیلی جگہوں پر آزادانہ طور پر تیار کردہ 200 mm SiC ایپیٹیکسیل گروتھ آلات کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا۔ 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر کے لیے موزوں ایک ہوموپیٹاکسیل عمل تیار کیا گیا، جس میں اپیٹیکسیل ترقی کی شرح 60 μm/h سے زیادہ ہو سکتی ہے۔ تیز رفتار ایپیٹیکسی کو پورا کرتے ہوئے، ایپیٹیکسیل ویفر کا معیار بہترین ہے۔ 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر SiC ایپیٹیکسیل ویفرز کی موٹائی کی یکسانیت کو 1.5٪ کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، ارتکاز کی یکسانیت 3٪ سے کم ہے، مہلک نقص کثافت 0.3 ذرات/cm2 سے کم ہے، اور epitaxial سطح کی کھردری جڑ کا مطلب مربع Ra ہے 0.15 nm سے کم، اور تمام بنیادی عمل کے اشارے صنعت کی اعلی درجے کی سطح پر ہیں۔

Silicon Carbide (SiC) تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹر مواد کے نمائندوں میں سے ایک ہے۔ اس میں اعلی بریک ڈاؤن فیلڈ طاقت، بہترین تھرمل چالکتا، بڑے الیکٹران سنترپتی بڑھے ہوئے رفتار، اور مضبوط تابکاری مزاحمت کی خصوصیات ہیں۔ اس نے پاور ڈیوائسز کی انرجی پروسیسنگ کی صلاحیت کو بہت بڑھا دیا ہے اور یہ ہائی پاور، چھوٹے سائز، ہائی ٹمپریچر، ہائی ریڈی ایشن اور دیگر انتہائی حالات والے ڈیوائسز کے لیے پاور الیکٹرانک آلات کی اگلی نسل کی سروس کی ضروریات کو پورا کر سکتا ہے۔ یہ جگہ کو کم کر سکتا ہے، بجلی کی کھپت کو کم کر سکتا ہے اور کولنگ کی ضروریات کو کم کر سکتا ہے۔ اس نے نئی انرجی گاڑیوں، ریل ٹرانسپورٹیشن، سمارٹ گرڈز اور دیگر شعبوں میں انقلابی تبدیلیاں لائی ہیں۔ لہذا، سلیکون کاربائیڈ سیمی کنڈکٹرز ایک مثالی مواد کے طور پر پہچانے گئے ہیں جو ہائی پاور پاور الیکٹرانک آلات کی اگلی نسل کی قیادت کرے گا۔ حالیہ برسوں میں، تیسری نسل کی سیمی کنڈکٹر صنعت کی ترقی کے لیے قومی پالیسی کی حمایت کی بدولت، چین میں 150 ملی میٹر SiC ڈیوائس انڈسٹری کے نظام کی تحقیق اور ترقی اور تعمیر بنیادی طور پر مکمل ہو چکی ہے، اور صنعتی سلسلہ کی حفاظت کو یقینی بنایا گیا ہے۔ بنیادی طور پر ضمانت دی گئی ہے۔ لہذا، صنعت کی توجہ آہستہ آہستہ لاگت پر قابو پانے اور کارکردگی میں بہتری کی طرف مبذول ہو گئی ہے۔ جیسا کہ جدول 1 میں دکھایا گیا ہے، 150 ملی میٹر کے مقابلے میں، 200 ملی میٹر SiC میں کنارے کے استعمال کی شرح زیادہ ہے، اور سنگل ویفر چپس کی پیداوار میں تقریباً 1.8 گنا اضافہ کیا جا سکتا ہے۔ ٹکنالوجی کے پختہ ہونے کے بعد، ایک چپ کی تیاری کی لاگت 30٪ تک کم ہو سکتی ہے۔ 200 ملی میٹر کی تکنیکی پیش رفت "لاگت کو کم کرنے اور کارکردگی بڑھانے" کا براہ راست ذریعہ ہے، اور یہ میرے ملک کی سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کے لیے "متوازی چلانے" یا حتیٰ کہ "لیڈ" کے لیے بھی کلید ہے۔

Si ڈیوائس کے عمل سے مختلف، SiC سیمی کنڈکٹر پاور ڈیوائسز کو بنیاد کے طور پر ایپیٹیکسیل تہوں کے ساتھ پروسیس کیا جاتا ہے اور تیار کیا جاتا ہے۔ Epitaxial wafers SiC پاور ڈیوائسز کے لیے ضروری بنیادی مواد ہیں۔ ایپیٹیکسیل پرت کا معیار براہ راست ڈیوائس کی پیداوار کا تعین کرتا ہے، اور اس کی لاگت چپ کی تیاری کی لاگت کا 20 فیصد بنتی ہے۔ لہذا، epitaxial ترقی SiC پاور آلات میں ایک لازمی درمیانی لنک ہے۔ epitaxial عمل کی سطح کی اوپری حد کا تعین epitaxial آلات سے کیا جاتا ہے۔ اس وقت گھریلو 150 ملی میٹر SiC ایپیٹیکسیل آلات کی لوکلائزیشن ڈگری نسبتاً زیادہ ہے، لیکن 200 ملی میٹر کی مجموعی ترتیب ایک ہی وقت میں بین الاقوامی سطح سے پیچھے ہے۔ لہذا، گھریلو تھرڈ جنریشن سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کی ترقی کے لیے بڑے سائز، اعلیٰ معیار کے ایپیٹیکسیل میٹریل مینوفیکچرنگ کی فوری ضروریات اور رکاوٹ کے مسائل کو حل کرنے کے لیے، یہ مقالہ میرے ملک میں کامیابی کے ساتھ تیار کیے گئے 200 ملی میٹر SiC ایپیٹیکسیل آلات کو متعارف کرایا گیا ہے۔ اور epitaxial عمل کا مطالعہ کرتا ہے۔ عمل کے پیرامیٹرز کو بہتر بناتے ہوئے جیسے کہ عمل کا درجہ حرارت، کیریئر گیس کے بہاؤ کی شرح، C/Si تناسب، وغیرہ، ارتکاز کی یکسانیت <3%، موٹائی غیر یکسانیت <1.5%، کھردری Ra <0.2 nm اور مہلک نقص کثافت <0.3 ذرات /cm2 150 mm اور 200 mm SiC epitaxial wafers کے ساتھ خود تیار کردہ 200 mm سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل فرنس حاصل کیے جاتے ہیں۔ سامان کے عمل کی سطح اعلی معیار کے SiC پاور ڈیوائس کی تیاری کی ضروریات کو پورا کر سکتی ہے۔

1 تجربات

1.1 SiC ایپیٹیکسیل عمل کا اصول

4H-SiC homoepitaxial بڑھوتری کے عمل میں بنیادی طور پر 2 اہم مراحل شامل ہیں، یعنی 4H-SiC سبسٹریٹ کی اعلی درجہ حرارت میں اینچنگ اور یکساں کیمیائی بخارات جمع کرنے کا عمل۔ سبسٹریٹ ان سیٹو ایچنگ کا بنیادی مقصد ویفر پالش کرنے، بقایا پالش کرنے والے مائع، ذرات اور آکسائیڈ کی تہہ کے بعد سبسٹریٹ کی سطح کو پہنچنے والے نقصان کو دور کرنا ہے اور اینچنگ کے ذریعے سبسٹریٹ کی سطح پر ایک باقاعدہ ایٹم سٹیپ ڈھانچہ تشکیل دیا جا سکتا ہے۔ ان سیٹو اینچنگ عام طور پر ہائیڈروجن ماحول میں کی جاتی ہے۔ اصل عمل کی ضروریات کے مطابق، تھوڑی مقدار میں معاون گیس بھی شامل کی جا سکتی ہے، جیسے ہائیڈروجن کلورائیڈ، پروپین، ایتھیلین یا سائلین۔ ان سیٹو ہائیڈروجن اینچنگ کا درجہ حرارت عام طور پر 1 600 ℃ سے اوپر ہوتا ہے، اور اینچنگ کے عمل کے دوران ری ایکشن چیمبر کا دباؤ عام طور پر 2×104 Pa سے نیچے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

سبسٹریٹ کی سطح کو ان سیٹو اینچنگ کے ذریعے چالو کرنے کے بعد، یہ اعلی درجہ حرارت والے کیمیائی بخارات جمع کرنے کے عمل میں داخل ہوتا ہے، یعنی نمو کا ذریعہ (جیسے ایتھیلین/پروپین، TCS/سائلین)، ڈوپنگ سورس (این قسم کا ڈوپنگ سورس نائٹروجن) , p-type doping source TMAL)، اور معاون گیس جیسے ہائیڈروجن کلورائیڈ کو کیریئر گیس (عام طور پر ہائیڈروجن) کے بڑے بہاؤ کے ذریعے رد عمل کے چیمبر میں منتقل کیا جاتا ہے۔ ہائی ٹمپریچر ری ایکشن چیمبر میں گیس کے رد عمل کے بعد، پیشگی کا کچھ حصہ کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر کرتا ہے اور ویفر کی سطح پر جذب ہوتا ہے، اور ایک مخصوص ڈوپنگ ارتکاز، مخصوص موٹائی اور اعلیٰ معیار کے ساتھ ایک واحد کرسٹل یکساں 4H-SiC ایپیٹیکسیل پرت بنتی ہے۔ سنگل کرسٹل 4H-SiC سبسٹریٹ کو بطور ٹیمپلیٹ استعمال کرتے ہوئے سبسٹریٹ کی سطح پر۔ برسوں کی تکنیکی تلاش کے بعد، 4H-SiC ہوموپیٹاکسیل ٹیکنالوجی بنیادی طور پر پختہ ہو چکی ہے اور صنعتی پیداوار میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔ دنیا میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والی 4H-SiC ہوموپیٹکسیل ٹیکنالوجی کی دو مخصوص خصوصیات ہیں: (1) ایک آف محور کا استعمال (<0001> کرسٹل ہوائی جہاز سے، <11-20> کرسٹل سمت کی طرف) ترچھا کٹ سبسٹریٹ بطور ایک ٹیمپلیٹ، ایک اعلی پاکیزگی سنگل کرسٹل 4H-SiC ایپیٹیکسیل پرت بغیر کسی نجاست کے سٹیپ فلو گروتھ موڈ کی شکل میں سبسٹریٹ پر جمع کی جاتی ہے۔ ابتدائی 4H-SiC homoepitaxial نمو میں ایک مثبت کرسٹل سبسٹریٹ استعمال کیا گیا، یعنی <0001> Si پلین ترقی کے لیے۔ مثبت کرسٹل سبسٹریٹ کی سطح پر جوہری قدموں کی کثافت کم ہے اور چھتیں چوڑی ہیں۔ 3C کرسٹل SiC (3C-SiC) بنانے کے لیے ایپیٹیکسی عمل کے دوران دو جہتی نیوکلیشن نمو آسان ہے۔ آف ایکسس کٹنگ کے ذریعے، اعلی کثافت، تنگ ٹیرس چوڑائی کے ایٹم سٹیپس کو 4H-SiC <0001> سبسٹریٹ کی سطح پر متعارف کرایا جا سکتا ہے، اور جذب شدہ پیشگی سطح کے پھیلاؤ کے ذریعے نسبتاً کم سطحی توانائی کے ساتھ مؤثر طریقے سے ایٹم سٹیپ پوزیشن تک پہنچ سکتا ہے۔ . قدم پر، پیشگی ایٹم/مالیکیولر گروپ بانڈنگ پوزیشن منفرد ہے، اس لیے سٹیپ فلو گروتھ موڈ میں، ایپیٹیکسیل پرت بالکل اسی کرسٹل کے ساتھ ایک کرسٹل بنانے کے لیے سبسٹریٹ کی Si-C ڈبل ایٹمک لیئر اسٹیکنگ سیکوئنس کو وراثت میں لے سکتی ہے۔ سبسٹریٹ کے طور پر مرحلہ۔ (2) کلورین پر مشتمل سلکان ماخذ کو متعارف کروا کر تیز رفتار اپیٹیکسیل نمو حاصل کی جاتی ہے۔ روایتی SiC کیمیائی بخارات جمع کرنے کے نظام میں، سائلین اور پروپین (یا ایتھیلین) ترقی کے اہم ذرائع ہیں۔ نمو کے منبع بہاؤ کی شرح کو بڑھا کر شرح نمو بڑھانے کے عمل میں، جیسا کہ سلیکون جزو کا توازن جزوی دباؤ بڑھتا رہتا ہے، یکساں گیس فیز نیوکلیشن کے ذریعے سلیکون کلسٹرز بنانا آسان ہے، جس سے استعمال کی شرح میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔ سلکان ذریعہ. سلیکون کلسٹرز کی تشکیل ایپیٹیکسیل ترقی کی شرح میں بہتری کو بہت حد تک محدود کرتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، سلیکون کلسٹرز قدم بہاؤ کی نشوونما میں خلل ڈال سکتے ہیں اور خرابی نیوکلیشن کا سبب بن سکتے ہیں۔ یکساں گیس فیز نیوکلیشن سے بچنے اور اپیٹیکسیل گروتھ ریٹ کو بڑھانے کے لیے، کلورین پر مبنی سلیکون ذرائع کا تعارف فی الحال 4H-SiC کی اپیٹیکسیل گروتھ ریٹ کو بڑھانے کا مرکزی طریقہ ہے۔

1.2 200 ملی میٹر (8 انچ) SiC ایپیٹیکسیل آلات اور عمل کے حالات

اس مقالے میں بیان کردہ تمام تجربات 150/200 ملی میٹر (6/8-انچ) ہم آہنگ یک سنگی افقی گرم دیوار SiC ایپیٹیکسیل آلات پر کیے گئے جو 48 ویں انسٹی ٹیوٹ آف چائنا الیکٹرانکس ٹیکنالوجی گروپ کارپوریشن نے آزادانہ طور پر تیار کیے ہیں۔ ایپیٹیکسیل فرنس مکمل طور پر خودکار ویفر لوڈنگ اور ان لوڈنگ کو سپورٹ کرتی ہے۔ شکل 1 ایپیٹیکسیل آلات کے رد عمل کے چیمبر کی اندرونی ساخت کا ایک اسکیمیٹک خاکہ ہے۔ جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے، ری ایکشن چیمبر کی بیرونی دیوار ایک کوارٹز بیل ہے جس میں واٹر کولڈ انٹرلیئر ہے، اور گھنٹی کے اندر ایک ہائی ٹمپریچر ری ایکشن چیمبر ہے، جو تھرمل موصلیت کاربن فیلٹ، اعلی پاکیزگی پر مشتمل ہے۔ خصوصی گریفائٹ کیوٹی، گریفائٹ گیس فلوٹنگ گھومنے والا بیس، وغیرہ۔ پوری کوارٹز بیل بیلناکار انڈکشن کوائل سے ڈھکی ہوئی ہے، اور گھنٹی کے اندر موجود ری ایکشن چیمبر کو درمیانی فریکوئنسی انڈکشن پاور سپلائی کے ذریعے برقی مقناطیسی طور پر گرم کیا جاتا ہے۔ جیسا کہ شکل 1 (b) میں دکھایا گیا ہے، کیریئر گیس، ری ایکشن گیس، اور ڈوپنگ گیس سبھی ویفر کی سطح سے ایک افقی لیمینر بہاؤ میں ری ایکشن چیمبر کے اپ اسٹریم سے ری ایکشن چیمبر کے نیچے کی طرف بہتی ہیں اور دم سے خارج ہوتی ہیں۔ گیس ختم. ویفر کے اندر مستقل مزاجی کو یقینی بنانے کے لیے، ہوا میں تیرتے ہوئے اڈے کے ذریعے لے جانے والے ویفر کو عمل کے دوران ہمیشہ گھمایا جاتا ہے۔

تجربے میں استعمال ہونے والا سبسٹریٹ ایک کمرشل 150 ملی میٹر، 200 ملی میٹر (6 انچ، 8 انچ) <1120> سمت 4° آف زاویہ کنڈکٹیو این ٹائپ 4H-SiC ڈبل سائیڈ پالش SiC سبسٹریٹ ہے جسے Shanxi Shuoke Crystal نے تیار کیا ہے۔ Trichlorosilane (SiHCl3, TCS) اور ethylene (C2H4) کو عمل کے تجربے میں ترقی کے اہم ذرائع کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جن میں TCS اور C2H4 کو بالترتیب سلکان ماخذ اور کاربن ماخذ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ٹائپ ڈوپنگ سورس، اور ہائیڈروجن (H2) کو ڈائلیشن گیس اور کیریئر گیس کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ایپیٹیکسیل عمل درجہ حرارت کی حد 1 600 ~ 1 660 ℃ ہے، عمل کا دباؤ 8×103 ~ 12×103 Pa ہے، اور H2 کیریئر گیس کے بہاؤ کی شرح 100～140 L/min ہے۔

1.3 ایپیٹیکسیل ویفر کی جانچ اور خصوصیات

فوئیر انفراریڈ سپیکٹرومیٹر (سامان تیار کرنے والا تھرمل فشر، ماڈل iS50) اور مرکری پروب کنسنٹریشن ٹیسٹر (سامان تیار کرنے والا سیمیلاب، ماڈل 530L) ایپیٹیکسیل پرت کی موٹائی اور ڈوپنگ ارتکاز کی اوسط اور تقسیم کی خصوصیت کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ epitaxial تہہ میں ہر نقطہ کی موٹائی اور ڈوپنگ ارتکاز کا تعین قطر کی لکیر کے ساتھ پوائنٹس لے کر 5 ملی میٹر کنارے ہٹانے کے ساتھ ویفر کے مرکز میں 45° پر مرکزی حوالہ کے کنارے کی نارمل لائن کو کاٹتے ہوئے کیا گیا تھا۔ 150 ملی میٹر کے ویفر کے لیے، 9 پوائنٹس کو ایک قطر کی لائن کے ساتھ لیا گیا تھا (دو قطر ایک دوسرے کے ساتھ کھڑے تھے)، اور 200 ملی میٹر کے ویفر کے لیے، 21 پوائنٹس لیے گئے تھے، جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ ایک جوہری قوت خوردبین (سامان بنانے والا بروکر، ماڈل ڈائمینشن آئیکن) کو ایپیٹیکسیل پرت کی سطح کی کھردری کو جانچنے کے لیے مرکز کے علاقے میں 30 μm × 30 μm علاقوں اور ایپیٹیکسیل ویفر کے کنارے کے علاقے (5 ملی میٹر کنارے ہٹانے) کو منتخب کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ epitaxial تہہ کے نقائص کو خصوصیات کے لیے سطحی عیب ٹیسٹر (سامان بنانے والی کمپنی چائنا الیکٹرانکس کیفینگہوا، ماڈل مارس 4410 پرو) کا استعمال کرتے ہوئے ماپا گیا۔

2 تجرباتی نتائج اور بحث

2.1 ایپیٹیکسیل پرت کی موٹائی اور یکسانیت

ایپیٹیکسیل پرت کی موٹائی، ڈوپنگ ارتکاز اور یکسانیت ایپیٹیکسیل ویفرز کے معیار کو جانچنے کے لیے بنیادی اشارے میں سے ایک ہیں۔ درست طریقے سے قابل کنٹرول موٹائی، ڈوپنگ کا ارتکاز اور ویفر کے اندر یکسانیت SiC پاور ڈیوائسز کی کارکردگی اور مستقل مزاجی کو یقینی بنانے کی کلید ہیں، اور ایپیٹیکسیل پرت کی موٹائی اور ڈوپنگ ارتکاز کی یکسانیت بھی ایپیٹیکسیل آلات کی عمل کی صلاحیت کی پیمائش کے لیے اہم بنیادیں ہیں۔

شکل 3 150 mm اور 200 mm SiC epitaxial wafers کی موٹائی کی یکسانیت اور تقسیم کا وکر دکھاتا ہے۔ یہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے کہ epitaxial تہہ کی موٹائی کی تقسیم کا وکر ویفر کے مرکز کے نقطہ کے بارے میں متوازی ہے۔ ایپیٹیکسیل پروسیس کا وقت 600 s ہے، 150 ملی میٹر ایپیٹیکسیل ویفر کی اوسط ایپیٹکسیل پرت کی موٹائی 10.89 μm ہے، اور موٹائی کی یکسانیت 1.05% ہے۔ حساب سے، epitaxial ترقی کی شرح 65.3 μm/h ہے، جو ایک عام تیز اپیٹیکسیل عمل کی سطح ہے۔ اسی ایپیٹیکسیل پروسیس ٹائم کے تحت، 200 ملی میٹر ایپیٹیکسیل ویفر کی ایپیٹیکسیل پرت کی موٹائی 10.10 μm ہے، موٹائی کی یکسانیت 1.36% کے اندر ہے، اور مجموعی شرح نمو 60.60 μm/h ہے، جو کہ 150 ملی میٹر کی نمو سے تھوڑی کم ہے۔ شرح اس کی وجہ یہ ہے کہ راستے میں واضح نقصان ہوتا ہے جب سلکان ماخذ اور کاربن ماخذ ری ایکشن چیمبر کے اپ اسٹریم سے ویفر سطح کے ذریعے ری ایکشن چیمبر کے نیچے کی طرف جاتے ہیں، اور 200 ملی میٹر ویفر ایریا 150 ملی میٹر سے بڑا ہوتا ہے۔ گیس 200 ملی میٹر ویفر کی سطح سے طویل فاصلے تک بہتی ہے، اور راستے میں استعمال ہونے والی ماخذ گیس زیادہ ہے۔ اس حالت میں کہ ویفر گھومتا رہتا ہے، ایپیٹیکسیل پرت کی مجموعی موٹائی پتلی ہوتی ہے، اس لیے شرح نمو سست ہوتی ہے۔ مجموعی طور پر، 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر ایپیٹیکسیل ویفرز کی موٹائی کی یکسانیت بہترین ہے، اور آلات کی عمل کی صلاحیت اعلیٰ معیار کے آلات کی ضروریات کو پورا کر سکتی ہے۔

2.2 ایپیٹیکسیل پرت ڈوپنگ حراستی اور یکسانیت

شکل 4 150 mm اور 200 mm SiC epitaxial wafers کی ڈوپنگ ارتکاز کی یکسانیت اور وکر کی تقسیم کو ظاہر کرتا ہے۔ جیسا کہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے، epitaxial wafer پر ارتکاز کی تقسیم کا وکر ویفر کے مرکز کی نسبت واضح توازن رکھتا ہے۔ 150 mm اور 200 mm epitaxial تہوں کی ڈوپنگ ارتکاز کی یکسانیت بالترتیب 2.80% اور 2.66% ہے، جسے 3% کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جو کہ بین الاقوامی ملتے جلتے آلات میں ایک بہترین سطح ہے۔ epitaxial تہہ کی ڈوپنگ ارتکاز وکر قطر کی سمت کے ساتھ ایک "W" شکل میں تقسیم کیا جاتا ہے، جو بنیادی طور پر افقی گرم دیوار کے اپیٹیکسیل فرنس کے بہاؤ کے میدان سے طے ہوتا ہے، کیونکہ افقی ہوا کے بہاؤ کے اپیٹیکسیل نمو فرنس کی ہوا کے بہاؤ کی سمت سے ہوتی ہے۔ ایئر انلیٹ اینڈ (اوپر اسٹریم) اور نیچے والے سرے سے لیمینر بہاؤ میں ویفر کی سطح سے نکلتا ہے۔ کیونکہ کاربن سورس (C2H4) کی "راستے میں کمی" کی شرح سلیکون سورس (TCS) سے زیادہ ہے، جب ویفر گھومتا ہے، ویفر کی سطح پر اصل C/Si آہستہ آہستہ کنارے سے کم ہو جاتا ہے۔ مرکز (مرکز میں کاربن کا ذریعہ کم ہے)، C اور N کے "مسابقتی پوزیشن تھیوری" کے مطابق، ویفر کے مرکز میں ڈوپنگ کا ارتکاز آہستہ آہستہ کنارے کی طرف کم ہوتا جاتا ہے۔ بہترین ارتکاز کی یکسانیت حاصل کرنے کے لیے، کنارے N2 کو epitaxial عمل کے دوران معاوضے کے طور پر شامل کیا جاتا ہے تاکہ مرکز سے کنارے تک ڈوپنگ ارتکاز میں کمی کو کم کیا جا سکے، تاکہ حتمی ڈوپنگ ارتکاز وکر "W" شکل پیش کرے۔

2.3 ایپیٹیکسیل پرت کے نقائص

موٹائی اور ڈوپنگ ارتکاز کے علاوہ، ایپیٹیکسیل لیئر ڈیفیکٹ کنٹرول کی سطح بھی epitaxial wafers کے معیار کی پیمائش کے لیے ایک بنیادی پیرامیٹر ہے اور epitaxial آلات کی عمل کی صلاحیت کا ایک اہم اشارہ ہے۔ اگرچہ SBD اور MOSFET میں نقائص کے لیے مختلف تقاضے ہیں، لیکن سطحی شکل کے زیادہ واضح نقائص جیسے ڈراپ ڈیفیکٹ، مثلث کے نقائص، گاجر کے نقائص، اور دومکیت کے نقائص کو SBD اور MOSFET آلات کے لیے قاتل نقائص کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ ان نقائص پر مشتمل چپس کے ناکام ہونے کا امکان زیادہ ہے، اس لیے چپ کی پیداوار کو بہتر بنانے اور لاگت کو کم کرنے کے لیے قاتل نقائص کی تعداد کو کنٹرول کرنا انتہائی ضروری ہے۔ شکل 5 150 mm اور 200 mm SiC epitaxial wafers کے قاتل نقائص کی تقسیم کو ظاہر کرتا ہے۔ اس شرط کے تحت کہ C/Si تناسب میں کوئی واضح عدم توازن نہ ہو، گاجر کے نقائص اور دومکیت کے نقائص کو بنیادی طور پر ختم کیا جا سکتا ہے، جبکہ ڈراپ ڈیفیکٹس اور مثلث کے نقائص کا تعلق epitaxial آلات کے آپریشن کے دوران صفائی کے کنٹرول سے ہے، گریفائٹ کی ناپاکی کی سطح رد عمل کے چیمبر میں حصے، اور سبسٹریٹ کا معیار۔ جدول 2 سے، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر ایپیٹیکسیل ویفرز کی مہلک خرابی کی کثافت کو 0.3 ذرات/سینٹی میٹر 2 کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جو ایک ہی قسم کے آلات کے لیے بہترین سطح ہے۔ 150 ملی میٹر ایپیٹیکسیل ویفر کی مہلک خرابی کی کثافت پر قابو پانے کی سطح 200 ملی میٹر ایپیٹیکسیل ویفر سے بہتر ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ 150 ملی میٹر سبسٹریٹ کی تیاری کا عمل 200 ملی میٹر سے زیادہ پختہ ہے، سبسٹریٹ کوالٹی بہتر ہے، اور 150 ملی میٹر گریفائٹ ری ایکشن چیمبر کی ناپاک کنٹرول لیول بہتر ہے۔

2.4 ایپیٹیکسیل ویفر سطح کی کھردری

شکل 6 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر SiC ایپیٹیکسیل ویفرز کی سطح کی AFM تصاویر دکھاتی ہے۔ جیسا کہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے، سطح کی جڑ کا مطلب مربع کھردری Ra 150 mm اور 200 mm epitaxial wafers کے بالترتیب 0.129 nm اور 0.113 nm ہے، اور epitaxial تہہ کی سطح ہموار ہے، بغیر کسی واضح میکرو سٹیپ ایگریگیشن کے، جو phenomen اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ اپیٹیکسیل پرت کی نشوونما پورے اپیٹیکسیل عمل کے دوران ہمیشہ قدم بہاؤ کی ترقی کے موڈ کو برقرار رکھتی ہے، اور کوئی قدم جمع نہیں ہوتا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ہموار سطح کے ساتھ ایپیٹیکسیل پرت کو 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر کم زاویہ والے ذیلی جگہوں پر آپٹمائزڈ ایپیٹیکسیل گروتھ پروسیس کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیا جا سکتا ہے۔

3. نتیجہ

150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر 4H-SiC ہوموپیٹاکسیل ویفرز کو کامیابی کے ساتھ گھریلو ذیلی جگہوں پر خود تیار کردہ 200 ملی میٹر SiC ایپیٹیکسیل گروتھ آلات کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا تھا، اور 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر کے لیے موزوں ہوموپیٹاکسیل عمل تیار کیا گیا تھا۔ epitaxial ترقی کی شرح 60 μm/h سے زیادہ ہو سکتی ہے۔ تیز رفتار ایپیٹیکسی کی ضرورت کو پورا کرتے ہوئے، ایپیٹیکسیل ویفر کا معیار بہترین ہے۔ 150 ملی میٹر اور 200 ملی میٹر SiC ایپیٹیکسیل ویفرز کی موٹائی کی یکسانیت کو 1.5٪ کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، ارتکاز کی یکسانیت 3٪ سے کم ہے، مہلک نقص کثافت 0.3 ذرات/cm2 سے کم ہے، اور epitaxial سطح کی کھردری جڑ کا مطلب مربع Ra ہے 0.15 nm سے کم epitaxial wafers کے بنیادی عمل کے اشارے صنعت میں اعلی درجے پر ہیں۔

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

VeTek سیمی کنڈکٹر ایک پیشہ ور چینی صنعت کار ہے۔CVD SiC لیپت چھت, CVD SiC کوٹنگ نوزل، اورSiC کوٹنگ انلیٹ رنگ.  VeTek Semiconductor سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کے لیے مختلف SiC Wafer مصنوعات کے لیے جدید حل فراہم کرنے کے لیے پرعزم ہے۔

اگر آپ اس میں دلچسپی رکھتے ہیں۔8 انچ SiC ایپیٹیکسیل فرنس اور ہوموپیٹاکسیل عملبراہ مہربانی بلا جھجھک ہم سے براہ راست رابطہ کریں۔

موب: +86-180 6922 0752

واٹس ایپ: +86 180 6922 0752

ای میل: anny@veteksemi.com