Кремниевые карбиды широко используются в силовой электронике, радиочастотных устройствах, высокотемпературной электронике и полупроводниковых исследованиях.Вафли с Си-Сис одинаковым диаметром и толщиной могут выполнять очень разные функции во время эпитаксии или изготовления устройства.

Дефекты кристаллов, повреждения поверхности, геометрические изменения, неравномерность сопротивления и загрязнение могут повлиять на производительность процесса и надежность устройства.проверка только диаметра пластины и внешнего вида поверхности недостаточно.

В данном руководстве объясняются наиболее важные пункты проверки SiC-точек, как они измеряются и что покупатели должны запросить у поставщика перед утверждением партии производства.

Что определяет качество SiC-вофлеров?

Качество пластин SiC обычно оценивается в пяти основных областях:

1. Структура кристаллов и кристаллографические дефекты
2. Размеры и геометрия пластины
3. Качество и шероховатость поверхности
4. Электрические свойства и однородность
5. Чистота, идентификация и прослеживаемость

Важность каждого элемента зависит от предполагаемого применения.фиктивный вафли или вафли для калибровки оборудования.

Не существует единой спецификации, которая бы определяла "хорошую" пластинку SiC для каждого применения.тип проводимости и требуемая урожайность производства.

Быстрый обзор общих пунктов проверки пластин SiC

1. Проверьте политип SiC

Кремниевый карбид имеет много кристаллических структур, известных как политипы.

В настоящее время 4H-SiC обычно выбирают для энергетических устройств из-за его благоприятной мобильности носителя, широкой полосы пропускания и высокого критического электрического поля.оптические или специализированные приложения.

Политип должен быть четко указан на сертификате анализа. Спектроскопия Рамана и рентгеновская дифракция могут быть использованы для подтверждения кристаллической структуры и выявления возможных включений политипа.

Покупатель не должен предполагать, что все пластинки SiC имеют одинаковую кристаллическую структуру просто потому, что они имеют одинаковый цвет, диаметр или тип проводимости.

2. Проверьте ориентацию кристаллов и угол вне оси

Большинство коммерческих субстратов 4H-SiC изготавливаются с определенной кристаллографической ориентацией, обычно основанной на плоскости (0001).

Ориентация вне оси особенно важна для эпитаксиального роста. Она поддерживает рост пошагового потока и помогает контролировать образование нежелательных кристаллических структур в эпитаксиальном слое.

Важная информация об ориентации может включать:

• Кристаллическая плоскость
• Си-линия или С-линия
• Угол вне оси
• Направление от оси
• Толерантность ориентации
• Первичная плоская или входная ориентация

Рентгеновская дифракция обычно используется для проверки кристаллической ориентации и отсека.

3Проверить микротрубы и другие кристаллические дефекты

Дефекты кристаллов являются одними из наиболее важных факторов, влияющих на качество пластин SiC.

Микротрубы

Микротруба - это дефект пустого ядра, связанный с большим вывихом винта.

Хотя современный кристаллический рост значительно уменьшил их плотность,Проверка микротруб по-прежнему важна для высоковольтных и надежных приложений.

Выдвижения винта на резьбе

Извержения винтовых нитей, или TSD, простираются приблизительно вдоль направления роста кристалла. Они могут влиять на поведение повреждения, ток утечки и надежность устройства.

Их действие зависит от структуры устройства, местоположения и конструкции процесса.

Извержения краев нитей

Извержения краев нитей, или TED, обычно встречаются в SiC-субстратах.высокая плотность может все еще влиять на качество эпитаксии и производительность устройства.

Дислокации базальной плоскости

Дислокации базовой плоскости, или BPD, важны в применении биполярных устройств, потому что они могут способствовать образованию или расширению дефектов наложения под электрическим напряжением.

Для применений, чувствительных к биполярной деградации, плотность и поведение преобразования BPD во время эпитаксии должны быть тщательно оценены.

Неисправности наложения и включения политипов

Ошибки складирования - это прерывания в нормальной последовательности складирования кристалла SiC. Политипные включения - это области, где присутствует непреднамеренная кристаллическая структура SiC.

Оба дефекта могут мешать эпитаксии и влиять на электрическую производительность.

К распространенным методам проверки дефектов относятся:

• Картировка фотолюминесценции
• Рентгеновская топография
• Оптическая микроскопия
• Проверка лазерного рассеяния
• Спектроскопия Рамана
• Растворённый кох

Некоторые методы неразрушают, в то время как химическое офортание разрушает.Покупатели должны подтвердить, какой метод проверки был использован и представляет ли сообщенный результат всю пластину или только пробные участки..

4. Измерение диаметра и толщины вафли

Диаметр и толщина пластины определяют совместимость субстрата с оборудованием для обработки, обработки, полировки и эпитаксии.

Ключевые элементы измерений включают:

• Номинальный диаметр
• Толерантность диаметра
• Номинальная толщина
• Толерантность толщины
• Профиль края
• Размеры выемки или плоского

Требования к толщине могут варьироваться в зависимости от диаметра пластины и предполагаемого использования.в то время как более толстый субстрат может обеспечить лучшую механическую стабильность во время исследований или испытаний оборудования.

Для пластинок специальной толщины покупателям также следует оценить, может ли дополнительная шлифовка или полировка увеличить повреждение лука, деформации или подповерхности.

5. Оценить изменение общей толщины

Общая вариация толщины, обычно сокращенная как TTV, - это разница между максимальной и минимальной измеренной толщиной по вафе в пределах определенной области измерения.

Низкий TTV важен, потому что чрезмерное изменение толщины может повлиять на:

• Фокус литографии
• Сброс вафли
• Однородность шлифования и разжижения
• Условия эпитаксиального процесса
• Контроль толщины слоя устройства
• Соединение пластин

Значения TTV могут зависеть от метода измерения, количества точек измерения и области исключения краев.Он также должен определять согласованные условия измерения..

6Проверьте лук и варп.

Бок и варп описывают форму свободной, не зажатой пластинки, но они не одинаковые.

Поклонитесь.обычно описывает отклонение средней поверхности пластины от справочной плоскости.

Варппредставляет собой общую разницу между самой высокой и самой низкой точками средней поверхности относительно базовой плоскости.

Чрезмерное ускорение может вызвать проблемы во время:

• Автоматизированная обработка пластинок
• Вакуумный откат
• Литография
• Эпитаксиальный рост
• Соединение пластин
• Смельчение и полировка
• Осаждение пленкой

Большие диаметры и более тонкие пластинки SiC могут быть более чувствительны к геометрическим деформациям.исключение краев и условия поддержки пластины при сравнении данных от разных поставщиков.

7Проверьте грубость поверхности.

Поверхность SiC, готовая к эпитаксии, должна быть чрезвычайно гладкой и свободной от значительных повреждений от полировки.

Микроскопия атомных сил, или AFM, обычно используется для измерения средней квадратной грубости поверхности.настройки прибора и место измерения.

Таким образом, результат грубости должен включать:

• Значение RMS или Ra
• Размер сканирования AFM
• Количество испытуемых мест
• Площадь измерения
• Условие исключения краев

Одно значение шероховатости без размера сканирования или плана отбора проб трудно сравнить.

Для пластинок, предназначенных для эпитаксии, качество поверхности также должно быть оценено на предмет дефектов, связанных с полировкой, таких как царапины, ямы, остаточные повреждения подповерхности и ступенчатое скрещивание.

8- Исследуйте царапины, ямы и дефекты поверхности

Кружка может выглядеть чистой невооруженным глазом, но все же содержит дефекты, которые влияют на рост эпитаксиальной клетки или на изготовление устройства.

Общие дефекты поверхности включают:

• Поцарапания
• Ямы
• Детки
• Пятна
• Незнакомость
• Частицы
• Крайние чипы
• Отметки полировки
• Текстура оранжевой коры
• Повреждения подповерхности

Проверка может проводиться с использованием микроскопии яркого поля, микроскопии темного поля, лазерных систем рассеяния и автоматизированных поверхностных сканеров.

Критерии приемлемости должны определять минимальный размер обнаруживаемого дефекта, допустимое количество дефектов и область исключения краев.Такие описания, как "зеркально полированный" или "без царапин", недостаточны, если они не сопровождаются измеримыми стандартами..

9Подтвердить Si-Face, C-Face и поверхность отделки

Сиркокарбонатные пластины имеют две полярные поверхности: поверхность с кремниевым окончанием и поверхность с углеродным окончанием.

Поставщик должен определить:

• Какая сторона си-линия?
• Какая сторона C-линия?
• Какая сторона готова к эпиникулу?
• Если вафля полирована с одной стороны или с двух сторон
• Грубость или отделка задней стороны
• Метод идентификации на передней стороне

Неправильная идентификация лица может привести к сбоям процесса, особенно во время эпитаксиального роста или исследования поверхности.

Для односторонних полированных пластин покупатель также должен подтвердить, что задняя сторона тонко измельчена, выгравирована, отполирована или полирована.

10Оценить сопротивляемость и допинговую однородность

Электрическая производительность является еще одной важной частью качества SiC-вафры.

Проводящие N-тип SiC пластинки обычно допируются азотом.

К важным электрическим параметрам могут относиться:

• Тип проводимости
• Допирующее средство
• Диапазон сопротивления
• Однородность сопротивления
• Концентрация носителя
• Мобильность перевозчиков
• Радиальная и осевая однородность

В зависимости от типа пластины и диапазона сопротивления могут использоваться четырехточечное испытание зонда, бесконтактное измерение сопротивляемости, отображение вихревого тока и измерение эффекта Холла.

Для изготовления устройств, вариация от центра до края и от вафли к вафле в пределах одной партии может быть одинаково важной.

Для полуизоляционных пластин SiC метод измерения должен быть подходящим для материалов с высокой резистивностью.

11Проверьте загрязнение поверхности и уровень частиц.

Металлическое загрязнение, органические остатки и частицы могут уменьшить эпитаксиальную и устройственную производительность даже тогда, когда пластина соответствует ее геометрическим характеристикам.

К возможным методам проверки относятся:

• Автоматическое сканирование частиц
• Общее отражение рентгеновская флуоресценция
• Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
• Вторичная ионная массовая спектрометрия
• Поверхностный ионный или химический анализ

Не каждый заказ требует проверки на загрязнение, но покупатели должны подтвердить процесс очистки пластины.конечная среда упаковки и максимально допустимый уровень частиц, если материал предназначен для изготовления чувствительных полупроводников.

12. Проверьте край вафеля, плоский или выемка

Края пластины влияют на механическую прочность и автоматическую обработку.

Проверьте краю на предмет:

• Чипсы
• Разрывы
• Дефекты бебеля
• Профили с неравномерными краями
• Неправильные выемки или плоские габариты
• Неправильное положение маркировки ориентации

При высокотемпературной обработке, шлифовании или транспортировке пластин могут возникать небольшие дефекты краев.специально для тонких или больших диаметров пластин.

Расположение и размеры первичной плоской или выемки также должны соответствовать требованиям обрабатывающего оборудования и кристаллографической ориентации.

13. Просмотр карты вафли, COA и прослеживаемости партии

Полный сертификат анализа должен четко связывать результаты проверки с поставленной пластиной или производственной партией.

В зависимости от заказа полезная документация может включать:

• Уникальный идентификационный номер пластины
• Лот и номер кристально-булевой
• Политип и ориентация
• Диаметр и толщина
• TTV, лук и варп
• Грубость поверхности
• Тип проводимости и сопротивление
• Данные о микротипе или вывихях
• Результаты дефектов поверхности
• Дата и способ проверки
• Карты дефектов или сопротивления на уровне пластины
• Информация об упаковке и очистке

Среднее значение на уровне лота не всегда может выявить локальные дефекты или вариации от пластинки к пластинке.запрашивать отдельные данные о пластинках или карты пластин вместо того, чтобы полагаться только на общий сертификат партии.

Отслеживаемость также важна при сравнении эпитаксиальных результатов, выявлении проблем процесса или оценке долгосрочной согласованности поставщиков.

Инспекция субстрата отличается от инспекции эпитаксиальной пластины

Голая SiC-субстрата и эпитаксиальная SiC-вафла требуют различных планов проверки.

В дополнение к параметрам субстрата, эпитаксиальная пластина может потребовать оценки:

• Толщина эпитаксиального слоя
• Однородность толщины
• Концентрация допинга
• Единообразие допинга
• Морфология поверхности
• Плотность эпитаксиального дефекта
• Время службы носителя
• Степное скрещивание
• Треугольные дефекты
• Частицы падения
• Преобразование дислокации базальной плоскости

Покупатели должны четко указать, требуется ли полированная подложка, подложка для эпиподготовки или пластина с эпитаксиальным слоем.

Как проводить входящую проверку

Практический процесс входящей инспекции может быть разделен на четыре этапа.

Шаг 1: Проверка документации

Подтвердить, что идентификация пластины, заказ на покупку, этикетка упаковки и COA относятся к той же пластине или партии.

Шаг 2: Проведение визуального и размерного осмотра

Проверьте диаметр, толщину, состояние края, идентификацию поверхности и видимые царапины, частицы или фишки.

Шаг 3: Измерение критических параметров

Измеряют наиболее важные для процесса свойства, такие как TTV, лук, варп, шероховатость или сопротивляемость.

Шаг 4: Сравните результаты с картами пластин и производительностью процессов

Для использования в производстве, коррелировать поступающие данные инспекции с эпитаксиальными дефектами, производительностью изготовления и производительностью конечного устройства.Это помогает определить, какие параметры подложки оказывают наибольшее влияние на фактический процесс.

Рекомендации по перечню SiC Wafer RFQ

Перед тем как запросить предложение, предоставьте следующую информацию:

• Применение или предполагаемый процесс
• Политип SiC: 4H-SiC, 6H-SiC или другой тип
• Диаметр пластины
• Кристаллическая ориентация
• Угол и направление движения вне оси
• Требование к Si-листе или C-листе
• Проводящие или полуизоляционные
• Тип проводимости и допант
• Диапазон сопротивляемости и однородность
• Номинальная толщина и допустимые значения
• Максимальный TTV, лук и варп
• Полировка односторонняя или двусторонняя
• Требование к шероховатости поверхности
• Допустимые уровни кристаллических и поверхностных дефектов
• Требования к краям, плоским или выемкам
• Требования к очистке и упаковке
• Требования к ООД, карте пластинок и отслеживаемости
• Необходимое количество

Предоставление полной спецификации сокращает время технического уточнения и помогает поставщику выбрать правильный класс пластины.

Часто задаваемые вопросы

Какой наиболее важный параметр качества SiC-вафры?

Не существует одного важнейшего параметра для каждого приложения. Кристаллические дефекты, состояние поверхности, геометрия и сопротивляемость должны рассматриваться вместе.грубость поверхности, повреждения подповерхности и дефекты кристаллов часто особенно важны.

Низкий TTV всегда лучше?

Более низкий TTV, как правило, улучшает однородность процесса, но более строгие спецификации могут увеличить стоимость производства.метод склеивания и требования к конечному устройству.

Визуальный осмотр может обнаружить все дефекты Си-Си?

Визуальный осмотр может выявить царапины, щели, пятна и большие дефекты поверхности, но он не может выявить все подповерхностные или кристаллографические дефекты.Может потребоваться AFM и другие методы анализа.

Почему размер сканирования AFM важен?

При измерении на различных участках сканирования грубость поверхности может выглядеть по-разному.

В чем разница между исследовательскими и устройственными пластинами SiC?

В исследовательских пластинах могут быть более широкие допустимые допустимые уровни дефектов.сопротивляемость и прослеживаемость.

Должны ли покупатели запрашивать карту проверки на уровне пластины?

Карта уровня пластины рекомендуется для приложений, где положение дефекта, однородность сопротивления или местные условия поверхности могут повлиять на производительность устройства.Она предоставляет более полезную информацию, чем среднее значение одной партии.

Заключение

Оценка качества пластинки SiC требует большего, чем проверка диаметра, толщины и визуального вида.Загрязнение и прослеживаемость могут повлиять на эпитаксиальный рост и урожайность устройства..

Первым шагом является определение предполагаемого применения пластины.Затем покупатели могут установить измеримые критерии принятия и запросить результаты инспекции на основе параметров, которые напрямую влияют на их процесс..

При запросе оферты укажите политип, диаметр, ориентацию, проводимость, толщину, геометрические допустимые отклонения, требования к поверхности и необходимость в документации.Подробный RFQ облегчает точное сравнение пластин и избегает получения материала, который соответствует общему описанию, но не соответствует фактическому применению.