8-ইঞ্চি SiC এপিটাক্সিয়াল ফার্নেস এবং হোমোপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া গবেষণা

বর্তমানে, SiC শিল্প 150 মিমি (6 ইঞ্চি) থেকে 200 মিমি (8 ইঞ্চি) এ রূপান্তরিত হচ্ছে। শিল্পে বড় আকারের, উচ্চ-মানের SiC হোমোইপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের জরুরি চাহিদা মেটাতে, স্বাধীনভাবে বিকশিত 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির সরঞ্জাম ব্যবহার করে 150 মিমি এবং 200 মিমি 4H-SiC হোমোপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারগুলি সফলভাবে গার্হস্থ্য স্তরগুলিতে প্রস্তুত করা হয়েছিল। 150 মিমি এবং 200 মিমি জন্য উপযুক্ত একটি হোমোপিট্যাক্সিয়াল প্রক্রিয়া তৈরি করা হয়েছিল, যেখানে এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার 60 μm/ঘের বেশি হতে পারে। উচ্চ-গতির এপিটাক্সি পূরণ করার সময়, এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমানটি চমৎকার। 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের পুরুত্বের অভিন্নতা 1.5% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, ঘনত্বের অভিন্নতা 3% এর কম, মারাত্মক ত্রুটির ঘনত্ব 0.3 কণা/cm2 এর কম এবং এপিটাক্সিয়াল পৃষ্ঠের রুক্ষতা মূল মানে বর্গক্ষেত্র রা। 0.15 এনএম-এর কম, এবং সমস্ত মূল প্রক্রিয়া নির্দেশক শিল্পের উন্নত স্তরে রয়েছে।

সিলিকন কার্বাইড (SiC) তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলির অন্যতম প্রতিনিধি। এটিতে উচ্চ ভাঙ্গন ক্ষেত্রের শক্তি, চমৎকার তাপ পরিবাহিতা, বড় ইলেক্ট্রন স্যাচুরেশন ড্রিফ্ট বেগ এবং শক্তিশালী বিকিরণ প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এটি পাওয়ার ডিভাইসগুলির শক্তি প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা ব্যাপকভাবে প্রসারিত করেছে এবং উচ্চ শক্তি, ছোট আকার, উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ বিকিরণ এবং অন্যান্য চরম অবস্থার সাথে ডিভাইসগুলির জন্য পরবর্তী প্রজন্মের পাওয়ার ইলেকট্রনিক সরঞ্জামগুলির পরিষেবার প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করতে পারে। এটি স্থান কমাতে পারে, শক্তি খরচ কমাতে পারে এবং শীতল করার প্রয়োজনীয়তা কমাতে পারে। এটি নতুন শক্তির যানবাহন, রেল পরিবহন, স্মার্ট গ্রিড এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে বৈপ্লবিক পরিবর্তন এনেছে। অতএব, সিলিকন কার্বাইড সেমিকন্ডাক্টরগুলি আদর্শ উপাদান হিসাবে স্বীকৃত হয়েছে যা পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-শক্তি পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসের নেতৃত্ব দেবে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের বিকাশের জন্য জাতীয় নীতি সমর্থনের জন্য ধন্যবাদ, 150 মিমি সিআইসি ডিভাইস শিল্প সিস্টেমের গবেষণা এবং উন্নয়ন এবং নির্মাণ মূলত চীনে সম্পন্ন হয়েছে এবং শিল্প শৃঙ্খলের নিরাপত্তা রয়েছে মূলত নিশ্চিত করা হয়েছে। অতএব, শিল্পের ফোকাস ধীরে ধীরে ব্যয় নিয়ন্ত্রণ এবং দক্ষতার উন্নতিতে স্থানান্তরিত হয়েছে। সারণী 1 এ দেখানো হয়েছে, 150 মিমি-এর তুলনায়, 200 মিমি SiC-এর প্রান্ত ব্যবহারের হার বেশি এবং একক ওয়েফার চিপগুলির আউটপুট প্রায় 1.8 গুণ বৃদ্ধি করা যেতে পারে। প্রযুক্তি পরিপক্ক হওয়ার পরে, একটি একক চিপের উত্পাদন ব্যয় 30% হ্রাস করা যেতে পারে। 200 মিমি-এর প্রযুক্তিগত অগ্রগতি হল "খরচ কমানো এবং দক্ষতা বৃদ্ধি" এর একটি প্রত্যক্ষ মাধ্যম এবং এটি আমার দেশের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের জন্য "সমান্তরাল চালানো" বা এমনকি "লিড" এর মূল চাবিকাঠি।

Si ডিভাইস প্রক্রিয়া থেকে ভিন্ন, SiC সেমিকন্ডাক্টর পাওয়ার ডিভাইসগুলি সমস্ত প্রক্রিয়াজাত করা হয় এবং ভিত্তিপ্রস্তর হিসাবে এপিটাক্সিয়াল স্তর দিয়ে প্রস্তুত করা হয়। Epitaxial wafers হল SiC পাওয়ার ডিভাইসের জন্য অপরিহার্য মৌলিক উপকরণ। এপিটাক্সিয়াল স্তরের গুণমান সরাসরি ডিভাইসের ফলন নির্ধারণ করে এবং এর খরচ চিপ উৎপাদন খরচের 20% এর জন্য দায়ী। অতএব, এসআইসি পাওয়ার ডিভাইসগুলিতে এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি একটি অপরিহার্য মধ্যবর্তী লিঙ্ক। এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া স্তরের উপরের সীমা এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জাম দ্বারা নির্ধারিত হয়। বর্তমানে, গার্হস্থ্য 150 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামের স্থানীয়করণ ডিগ্রি তুলনামূলকভাবে বেশি, তবে 200 মিমি সামগ্রিক বিন্যাস একই সময়ে আন্তর্জাতিক স্তরের চেয়ে পিছিয়ে রয়েছে। তাই, ঘরোয়া তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের বিকাশের জন্য বড় আকারের, উচ্চ-মানের এপিটাক্সিয়াল উপাদান তৈরির জরুরী প্রয়োজন এবং বাধা সমস্যা সমাধানের জন্য, এই কাগজটি আমার দেশে সফলভাবে বিকশিত 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামের পরিচয় দেয়, এবং এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া অধ্যয়ন করে। প্রক্রিয়া তাপমাত্রা, ক্যারিয়ার গ্যাস প্রবাহের হার, C/Si অনুপাত ইত্যাদির মতো প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলি অপ্টিমাইজ করে, ঘনত্বের অভিন্নতা <3%, পুরুত্ব অ-অভিন্নতা <1.5%, রুক্ষতা Ra <0.2 nm এবং মারাত্মক ত্রুটির ঘনত্ব <0.3 কণা। স্ব-উন্নত 200 মিমি সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সিয়াল ফার্নেস সহ 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের /cm2 প্রাপ্ত হয়। সরঞ্জাম প্রক্রিয়া স্তর উচ্চ-মানের SiC পাওয়ার ডিভাইস প্রস্তুতির চাহিদা পূরণ করতে পারে।

1 পরীক্ষা

1.1 SiC এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়ার নীতি

4H-SiC হোমোপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার মধ্যে প্রধানত 2টি মূল ধাপ রয়েছে, যথা, 4H-SiC সাবস্ট্রেটের উচ্চ-তাপমাত্রা ইন-সিটু এচিং এবং সমজাতীয় রাসায়নিক বাষ্প জমার প্রক্রিয়া। সাবস্ট্রেট ইন-সিটু এচিং এর মূল উদ্দেশ্য হল ওয়েফার পলিশিং, রেসিডুয়াল পলিশিং লিকুইড, কণা এবং অক্সাইড লেয়ারের পরে সাবস্ট্রেটের সাবসারফেস ড্যামেজ অপসারণ করা এবং এচিং এর মাধ্যমে সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠায় একটি নিয়মিত পারমাণবিক স্টেপ স্ট্রাকচার তৈরি করা যেতে পারে। ইন-সিটু এচিং সাধারণত হাইড্রোজেন বায়ুমণ্ডলে বাহিত হয়। প্রকৃত প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা অনুসারে, হাইড্রোজেন ক্লোরাইড, প্রোপেন, ইথিলিন বা সিলেনের মতো অল্প পরিমাণ সহায়ক গ্যাসও যোগ করা যেতে পারে। ইন-সিটু হাইড্রোজেন এচিংয়ের তাপমাত্রা সাধারণত 1 600 ℃ এর উপরে থাকে এবং এচিং প্রক্রিয়া চলাকালীন প্রতিক্রিয়া চেম্বারের চাপ সাধারণত 2×104 Pa এর নিচে নিয়ন্ত্রিত হয়।

ইন-সিটু এচিং দ্বারা সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠটি সক্রিয় হওয়ার পরে, এটি উচ্চ-তাপমাত্রার রাসায়নিক বাষ্প জমা করার প্রক্রিয়াতে প্রবেশ করে, অর্থাৎ, বৃদ্ধির উত্স (যেমন ইথিলিন/প্রোপেন, টিসিএস/সিলেন), ডোপিং উত্স (এন-টাইপ ডোপিং উত্স নাইট্রোজেন) , পি-টাইপ ডোপিং সোর্স TMAL), এবং হাইড্রোজেন ক্লোরাইডের মতো সহায়ক গ্যাস বাহক গ্যাসের (সাধারণত হাইড্রোজেন) একটি বৃহৎ প্রবাহের মাধ্যমে প্রতিক্রিয়া চেম্বারে পরিবাহিত হয়। উচ্চ-তাপমাত্রার প্রতিক্রিয়া চেম্বারে গ্যাস বিক্রিয়ার পরে, পূর্বসূরীর অংশ রাসায়নিকভাবে বিক্রিয়া করে এবং ওয়েফার পৃষ্ঠে শোষণ করে এবং একটি একক-ক্রিস্টাল সমজাতীয় 4H-SiC এপিটাক্সিয়াল স্তর একটি নির্দিষ্ট ডোপিং ঘনত্ব, নির্দিষ্ট বেধ এবং উচ্চ মানের সাথে গঠিত হয়। একটি টেমপ্লেট হিসাবে একক-ক্রিস্টাল 4H-SiC সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে। বছরের পর বছর প্রযুক্তিগত অন্বেষণের পর, 4H-SiC হোমোপিটাক্সিয়াল প্রযুক্তি মূলত পরিপক্ক হয়েছে এবং শিল্প উৎপাদনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। বিশ্বের সর্বাধিক ব্যবহৃত 4H-SiC হোমোপিটাক্সিয়াল প্রযুক্তির দুটি সাধারণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে: (1) একটি অফ-অক্ষ ব্যবহার করা (<0001> ক্রিস্টাল প্লেনের সাথে, <11-20> স্ফটিকের দিকের দিকে) তির্যক কাটা সাবস্ট্রেট হিসাবে টেমপ্লেট, একটি উচ্চ-বিশুদ্ধতা একক-ক্রিস্টাল 4H-SiC এপিটাক্সিয়াল স্তর অমেধ্য ছাড়াই ধাপে-প্রবাহ বৃদ্ধি মোড আকারে স্তরে জমা হয়। প্রারম্ভিক 4H-SiC হোমোপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধিতে একটি ইতিবাচক স্ফটিক স্তর ব্যবহার করা হয়েছিল, অর্থাৎ, বৃদ্ধির জন্য <0001> Si সমতল। ধনাত্মক স্ফটিক স্তরের পৃষ্ঠে পারমাণবিক পদক্ষেপের ঘনত্ব কম এবং সোপানগুলি প্রশস্ত। দ্বি-মাত্রিক নিউক্লিয়েশন বৃদ্ধি 3C স্ফটিক SiC (3C-SiC) গঠনের এপিটাক্সি প্রক্রিয়া চলাকালীন ঘটতে সহজ। অফ-অক্ষ কাটার মাধ্যমে, উচ্চ-ঘনত্ব, সংকীর্ণ সোপান প্রস্থের পারমাণবিক পদক্ষেপগুলি 4H-SiC <0001> সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে প্রবর্তন করা যেতে পারে, এবং শোষণ করা অগ্রদূত পৃষ্ঠের প্রসারণের মাধ্যমে তুলনামূলকভাবে কম পৃষ্ঠ শক্তির সাথে পারমাণবিক পদক্ষেপের অবস্থানে কার্যকরভাবে পৌঁছাতে পারে। . ধাপে, অগ্রদূত পরমাণু/আণবিক গ্রুপ বন্ধন অবস্থানটি অনন্য, তাই ধাপে প্রবাহ বৃদ্ধির মোডে, এপিটাক্সিয়াল স্তরটি একই স্ফটিক সহ একটি একক স্ফটিক গঠনের জন্য সাবস্ট্রেটের Si-C ডবল পারমাণবিক স্তর স্ট্যাকিং সিকোয়েন্সের উত্তরাধিকারী হতে পারে। স্তর হিসাবে ফেজ. (2) উচ্চ-গতির এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি একটি ক্লোরিন-ধারণকারী সিলিকন উত্স প্রবর্তনের মাধ্যমে অর্জন করা হয়। প্রচলিত SiC রাসায়নিক বাষ্প জমা করার সিস্টেমে, সিলেন এবং প্রোপেন (বা ইথিলিন) প্রধান বৃদ্ধির উত্স। সিলিকন উপাদানের ভারসাম্য আংশিক চাপ বৃদ্ধি অব্যাহত থাকায় বৃদ্ধির উত্স প্রবাহের হার বৃদ্ধির মাধ্যমে বৃদ্ধির হার বৃদ্ধির প্রক্রিয়ায়, সমজাতীয় গ্যাস ফেজ নিউক্লিয়েশন দ্বারা সিলিকন ক্লাস্টার গঠন করা সহজ, যা উল্লেখযোগ্যভাবে ব্যবহারের হার হ্রাস করে। সিলিকন উৎস। সিলিকন ক্লাস্টারগুলির গঠন এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হারের উন্নতিকে ব্যাপকভাবে সীমাবদ্ধ করে। একই সময়ে, সিলিকন ক্লাস্টারগুলি ধাপের প্রবাহ বৃদ্ধিতে ব্যাঘাত ঘটাতে পারে এবং ত্রুটি নিউক্লিয়েশনের কারণ হতে পারে। সমজাতীয় গ্যাস ফেজ নিউক্লিয়েশন এড়াতে এবং এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার বাড়ানোর জন্য, ক্লোরিন-ভিত্তিক সিলিকন উত্সের প্রবর্তন বর্তমানে 4H-SiC এর এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার বাড়ানোর মূলধারার পদ্ধতি।

1.2 200 মিমি (8-ইঞ্চি) SiC এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জাম এবং প্রক্রিয়া শর্ত

এই কাগজে বর্ণিত পরীক্ষাগুলি 150/200 মিমি (6/8-ইঞ্চি) সামঞ্জস্যপূর্ণ মনোলিথিক অনুভূমিক গরম প্রাচীর SiC এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামগুলিতে পরিচালিত হয়েছিল যা 48 তম ইনস্টিটিউট অফ চায়না ইলেকট্রনিক্স টেকনোলজি গ্রুপ কর্পোরেশন দ্বারা স্বাধীনভাবে তৈরি করা হয়েছিল। এপিটাক্সিয়াল ফার্নেস সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় ওয়েফার লোডিং এবং আনলোডিং সমর্থন করে। চিত্র 1 এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামের প্রতিক্রিয়া চেম্বারের অভ্যন্তরীণ কাঠামোর একটি পরিকল্পিত চিত্র। চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে, প্রতিক্রিয়া চেম্বারের বাইরের প্রাচীরটি একটি জল-শীতল ইন্টারলেয়ার সহ একটি কোয়ার্টজ বেল, এবং বেলের ভিতরে একটি উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিক্রিয়া চেম্বার, যা তাপ নিরোধক কার্বন অনুভূত, উচ্চ-বিশুদ্ধতা দ্বারা গঠিত। বিশেষ গ্রাফাইট গহ্বর, গ্রাফাইট গ্যাস-ভাসমান ঘূর্ণায়মান বেস, ইত্যাদি। সমগ্র কোয়ার্টজ বেলটি একটি নলাকার আবেশ কুণ্ডলী দ্বারা আবৃত, এবং বেলের ভিতরের প্রতিক্রিয়া চেম্বারটি একটি মাঝারি-ফ্রিকোয়েন্সি ইন্ডাকশন পাওয়ার সাপ্লাই দ্বারা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিকভাবে উত্তপ্ত হয়। চিত্র 1 (b) এ দেখানো হয়েছে, বাহক গ্যাস, বিক্রিয়া গ্যাস এবং ডোপিং গ্যাস সবই ওয়েফার পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে একটি অনুভূমিক লেমিনার প্রবাহে বিক্রিয়া চেম্বারের উজানে থেকে প্রতিক্রিয়া চেম্বারের নিচের দিকে প্রবাহিত হয় এবং লেজ থেকে নিঃসৃত হয়। গ্যাস শেষ। ওয়েফারের মধ্যে সামঞ্জস্য নিশ্চিত করার জন্য, বায়ু ভাসমান বেস দ্বারা বাহিত ওয়েফার প্রক্রিয়া চলাকালীন সর্বদা ঘোরানো হয়।

পরীক্ষায় ব্যবহৃত সাবস্ট্রেটটি হল একটি বাণিজ্যিক 150 মিমি, 200 মিমি (6 ইঞ্চি, 8 ইঞ্চি) <1120> দিক 4° অফ-অ্যাঙ্গেল পরিবাহী n-টাইপ 4H-SiC ডাবল সাইড পলিশড SiC সাবস্ট্রেট যা শানক্সি শুওক ক্রিস্টাল দ্বারা উত্পাদিত হয়েছে। ট্রাইক্লোরোসিলেন (SiHCl3, TCS) এবং ইথিলিন (C2H4) প্রক্রিয়া পরীক্ষায় প্রধান বৃদ্ধির উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে TCS এবং C2H4 যথাক্রমে সিলিকন উত্স এবং কার্বন উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়, উচ্চ-বিশুদ্ধতা নাইট্রোজেন (N2) n- হিসাবে ব্যবহৃত হয়। টাইপ ডোপিং উৎস, এবং হাইড্রোজেন (H2) পাতলা গ্যাস এবং ক্যারিয়ার গ্যাস হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া তাপমাত্রার পরিসর হল 1 600 ~ 1 660 ℃, প্রক্রিয়া চাপ হল 8×103 ~ 12×103 Pa, এবং H2 ক্যারিয়ার গ্যাস প্রবাহের হার হল 100～140 L/min।

1.3 এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার পরীক্ষা এবং চরিত্রায়ন

ফুরিয়ার ইনফ্রারেড স্পেকট্রোমিটার (সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক থার্মালফিশার, মডেল iS50) এবং পারদ প্রোব ঘনত্ব পরীক্ষক (সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক সেমিলাব, মডেল 530L) এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্বের গড় এবং বন্টন চিহ্নিত করতে ব্যবহৃত হয়েছিল; এপিটাক্সিয়াল স্তরের প্রতিটি বিন্দুর পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্ব 5 মিমি প্রান্ত অপসারণের সাথে ওয়েফারের কেন্দ্রে 45° এ মূল রেফারেন্স প্রান্তের সাধারণ লাইনকে ছেদকারী ব্যাস রেখা বরাবর বিন্দু গ্রহণ করে নির্ধারণ করা হয়েছিল। একটি 150 মিমি ওয়েফারের জন্য, একটি একক ব্যাসের রেখা বরাবর 9 পয়েন্ট নেওয়া হয়েছিল (দুটি ব্যাস একে অপরের সাথে লম্ব ছিল), এবং 200 মিমি ওয়েফারের জন্য, 21 পয়েন্ট নেওয়া হয়েছিল, যেমন চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে। একটি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ (সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক) ব্রুকার, মডেল ডাইমেনশন আইকন) এপিটাক্সিয়াল স্তরের পৃষ্ঠের রুক্ষতা পরীক্ষা করার জন্য এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের 30 μm×30 μm এলাকা এবং এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের প্রান্ত এলাকা (5 মিমি প্রান্ত অপসারণ) নির্বাচন করতে ব্যবহৃত হয়েছিল; এপিটাক্সিয়াল স্তরের ত্রুটিগুলি চরিত্রায়নের জন্য পৃষ্ঠের ত্রুটি পরীক্ষক (সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক চায়না ইলেকট্রনিক্স কেফেংহুয়া, মডেল মার্স 4410 প্রো) ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়েছিল।

2 পরীক্ষামূলক ফলাফল এবং আলোচনা

2.1 এপিটাক্সিয়াল স্তরের বেধ এবং অভিন্নতা

এপিটাক্সিয়াল স্তরের বেধ, ডোপিং ঘনত্ব এবং অভিন্নতা এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমান বিচার করার জন্য মূল সূচকগুলির মধ্যে একটি। সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণযোগ্য বেধ, ডোপিং ঘনত্ব এবং ওয়েফারের মধ্যে অভিন্নতা হল SiC পাওয়ার ডিভাইসের কর্মক্ষমতা এবং ধারাবাহিকতা নিশ্চিত করার মূল চাবিকাঠি, এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতাও এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামগুলির প্রক্রিয়া ক্ষমতা পরিমাপের জন্য গুরুত্বপূর্ণ ভিত্তি।

চিত্র 3 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের পুরুত্বের অভিন্নতা এবং বন্টন বক্ররেখা দেখায়। এটি চিত্র থেকে দেখা যায় যে এপিটাক্সিয়াল স্তর পুরুত্ব বন্টন বক্ররেখা ওয়েফারের কেন্দ্র বিন্দু সম্পর্কে প্রতিসম। এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়ার সময় 600 সেকেন্ড, 150 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের গড় এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব 10.89 μm এবং পুরুত্বের অভিন্নতা 1.05%। গণনা করে, এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার হল 65.3 μm/h, যা একটি সাধারণ দ্রুত এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া স্তর। একই এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া সময়ের অধীনে, 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের এপিটাক্সিয়াল স্তর পুরুত্ব 10.10 μm, পুরুত্বের অভিন্নতা 1.36% এর মধ্যে এবং সামগ্রিক বৃদ্ধির হার 60.60 μm/h, যা 150 মিমি বৃদ্ধির চেয়ে সামান্য কম। হার এর কারণ হল যখন সিলিকন উৎস এবং কার্বন উৎস প্রতিক্রিয়া চেম্বারের উজান থেকে ওয়েফার পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে প্রতিক্রিয়া চেম্বারের নিচের দিকে প্রবাহিত হয় এবং 200 মিমি ওয়েফার এলাকাটি 150 মিমি থেকে বড় হয় তখন পথের মধ্যে স্পষ্ট ক্ষতি হয়। গ্যাসটি 200 মিমি ওয়েফারের পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে দীর্ঘ দূরত্বের জন্য প্রবাহিত হয় এবং পথ ধরে গ্যাসের উৎস গ্যাস বেশি খরচ হয়। যে অবস্থায় ওয়েফার ঘুরতে থাকে, এপিটাক্সিয়াল স্তরের সামগ্রিক বেধ পাতলা হয়, তাই বৃদ্ধির হার ধীর হয়। সামগ্রিকভাবে, 150 মিমি এবং 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের বেধ অভিন্নতা চমৎকার, এবং সরঞ্জামগুলির প্রক্রিয়া ক্ষমতা উচ্চ-মানের ডিভাইসগুলির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে।

2.2 এপিটাক্সিয়াল স্তর ডোপিং ঘনত্ব এবং অভিন্নতা

চিত্র 4 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা এবং বক্ররেখার বন্টন দেখায়। চিত্র থেকে দেখা যায়, এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের ঘনত্ব বন্টন বক্ররেখার কেন্দ্রের সাপেক্ষে সুস্পষ্ট প্রতিসাম্য রয়েছে। 150 মিমি এবং 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলির ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা যথাক্রমে 2.80% এবং 2.66%, যা 3% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা আন্তর্জাতিক অনুরূপ সরঞ্জামগুলির মধ্যে একটি চমৎকার স্তর। এপিটাক্সিয়াল স্তরের ডোপিং ঘনত্ব বক্ররেখাটি ব্যাসের দিক বরাবর একটি "W" আকারে বিতরণ করা হয়, যা প্রধানত অনুভূমিক গরম প্রাচীর এপিটাক্সিয়াল ফার্নেসের প্রবাহ ক্ষেত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়, কারণ অনুভূমিক বায়ুপ্রবাহ এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি চুল্লির বায়ুপ্রবাহের দিক থেকে। এয়ার ইনলেট শেষ (উপরের দিকে) এবং ডাউনস্ট্রিম প্রান্ত থেকে ওয়েফার পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে একটি ল্যামিনার প্রবাহে প্রবাহিত হয়; কারণ কার্বন সোর্স (C2H4) এর "অলং-দ্য-ওয়ে অবক্ষয়" হার সিলিকন সোর্স (TCS) এর চেয়ে বেশি, যখন ওয়েফারটি ঘোরে, তখন ওয়েফার পৃষ্ঠের প্রকৃত C/Si প্রান্ত থেকে ধীরে ধীরে হ্রাস পায় কেন্দ্র (কেন্দ্রে কার্বন উত্স কম), C এবং N এর "প্রতিযোগীতামূলক অবস্থান তত্ত্ব" অনুসারে, ওয়েফারের কেন্দ্রে ডোপিং ঘনত্ব ধীরে ধীরে প্রান্তের দিকে হ্রাস পায়। চমৎকার ঘনত্বের অভিন্নতা পাওয়ার জন্য, কেন্দ্র থেকে প্রান্তে ডোপিং ঘনত্বের হ্রাসকে ধীর করার জন্য এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া চলাকালীন ক্ষতিপূরণ হিসাবে প্রান্ত N2 যোগ করা হয়, যাতে চূড়ান্ত ডোপিং ঘনত্ব বক্ররেখা একটি "W" আকৃতি উপস্থাপন করে।

2.3 এপিটাক্সিয়াল স্তরের ত্রুটি

পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্ব ছাড়াও, এপিটাক্সিয়াল স্তর ত্রুটি নিয়ন্ত্রণের স্তরটিও এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমান পরিমাপের জন্য একটি মূল প্যারামিটার এবং এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামগুলির প্রক্রিয়া ক্ষমতার একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক। যদিও SBD এবং MOSFET-এর ত্রুটিগুলির জন্য আলাদা প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, আরও স্পষ্ট পৃষ্ঠের আকারবিদ্যা ত্রুটি যেমন ড্রপ ত্রুটি, ত্রিভুজ ত্রুটি, গাজরের ত্রুটি এবং ধূমকেতু ত্রুটিগুলি SBD এবং MOSFET ডিভাইসের জন্য হত্যাকারী ত্রুটি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। এই ত্রুটিগুলি ধারণকারী চিপগুলির ব্যর্থতার সম্ভাবনা বেশি, তাই চিপের ফলন উন্নত করতে এবং খরচ কমানোর জন্য হত্যাকারী ত্রুটিগুলির সংখ্যা নিয়ন্ত্রণ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ৷ চিত্র 5 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের হত্যাকারী ত্রুটিগুলির বিতরণ দেখায়। C/Si অনুপাতের কোন সুস্পষ্ট ভারসাম্যহীনতা নেই এমন শর্তে, গাজরের ত্রুটি এবং ধূমকেতুর ত্রুটিগুলি মূলত দূর করা যেতে পারে, যখন ড্রপ ত্রুটি এবং ত্রিভুজ ত্রুটিগুলি এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামের অপারেশন চলাকালীন পরিচ্ছন্নতা নিয়ন্ত্রণের সাথে সম্পর্কিত, গ্রাফাইটের অশুদ্ধতা স্তর। প্রতিক্রিয়া চেম্বারের অংশ, এবং স্তরের গুণমান। সারণী 2 থেকে, আমরা দেখতে পাচ্ছি যে 150 মিমি এবং 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের মারাত্মক ত্রুটির ঘনত্ব 0.3 কণা/সেমি 2 এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা একই ধরণের সরঞ্জামের জন্য একটি দুর্দান্ত স্তর। 150 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের মারাত্মক ত্রুটি ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণের মাত্রা 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের চেয়ে ভাল। এর কারণ হল 150 মিমি সাবস্ট্রেট তৈরির প্রক্রিয়াটি 200 মিমি এর চেয়ে বেশি পরিপক্ক, সাবস্ট্রেটের মান ভাল এবং 150 মিমি গ্রাফাইট প্রতিক্রিয়া চেম্বারের অপরিচ্ছন্নতা নিয়ন্ত্রণ স্তর ভাল।

2.4 এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার পৃষ্ঠের রুক্ষতা

চিত্র 6 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের পৃষ্ঠের AFM চিত্রগুলি দেখায়। চিত্র থেকে দেখা যায়, 150 মিমি এবং 200 মিমি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের সারফেস রুট মানে বর্গক্ষেত্র রুক্ষতা যথাক্রমে 0.129 এনএম এবং 0.113 এনএম, এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরের পৃষ্ঠটি মসৃণ, সুস্পষ্ট ম্যাক্রো-স্টেপ অ্যাগ্রিগেশন ছাড়াই, যা ফেনোমেন ইঙ্গিত করে যে এপিটাক্সিয়াল স্তরের বৃদ্ধি সর্বদা সমগ্র এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া চলাকালীন ধাপের প্রবাহ বৃদ্ধির মোড বজায় রাখে এবং কোন ধাপ একত্রিত হয় না। এটি দেখা যায় যে অপ্টিমাইজড এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রক্রিয়া ব্যবহার করে 150 মিমি এবং 200 মিমি লো-এঙ্গেল সাবস্ট্রেটে একটি মসৃণ পৃষ্ঠের সাথে এপিটাক্সিয়াল স্তরটি পাওয়া যেতে পারে।

3. উপসংহার

150 মিমি এবং 200 মিমি 4H-SiC হোমোইপিটাক্সিয়াল ওয়েফারগুলি স্ব-উন্নত 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ ইকুইপমেন্ট ব্যবহার করে গার্হস্থ্য সাবস্ট্রেটে সফলভাবে প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং 150 মিমি এবং 200 মিমি জন্য উপযুক্ত একটি হোমোপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া তৈরি করা হয়েছিল। এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির হার 60 μm/h এর বেশি হতে পারে। উচ্চ-গতির এপিটাক্সি প্রয়োজনীয়তা পূরণ করার সময়, এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের গুণমান চমৎকার। 150 মিমি এবং 200 মিমি SiC এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের পুরুত্বের অভিন্নতা 1.5% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, ঘনত্বের অভিন্নতা 3% এর কম, মারাত্মক ত্রুটির ঘনত্ব 0.3 কণা/cm2 এর কম এবং এপিটাক্সিয়াল পৃষ্ঠের রুক্ষতা মূল মানে বর্গক্ষেত্র রা। 0.15 এনএম এর কম। এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের মূল প্রক্রিয়া সূচকগুলি শিল্পে উন্নত স্তরে রয়েছে।

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

VeTek সেমিকন্ডাক্টর হল একটি পেশাদার চীনা প্রস্তুতকারকCVD SiC প্রলিপ্ত সিলিং, CVD SiC আবরণ অগ্রভাগ, এবংSiC আবরণ খাঁড়ি রিং.  VeTek সেমিকন্ডাক্টর সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের জন্য বিভিন্ন SiC Wafer পণ্যগুলির জন্য উন্নত সমাধান প্রদান করতে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ।

আপনি আগ্রহী হলে8-ইঞ্চি SiC এপিটাক্সিয়াল ফার্নেস এবং হোমোপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া, অনুগ্রহ করে আমাদের সাথে সরাসরি যোগাযোগ করুন।

মোবাইল: +86-180 6922 0752

Whatsapp: +86 180 6922 0752

ইমেইল: anny@veteksemi.com