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人工晶体学报2025年第04期:垂直热壁CVD反应器中C/Si比对SiC高速同质外延生长的影响研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:陈丹莹;闫龙;罗稼昊;郑振宇;姜勇;张凯;周宁;廖宸梓;郭世平;

单位:中微半导体设备(上海)股份有限公司;

摘要:本文结合计算流体力学(CFD)实验与模拟,对垂直热壁晶圆高速旋转CVD设备中SiC的同质外延生长机制进行研究,探讨了晶圆表面C/Si比对外延生长速率及载流子掺杂浓度的影响。结果表明晶圆表面上方碳原子对硅原子的摩尔比(记为有效C/Si比)与气体进口处C/Si比存在偏差。这一差异主要来自于气相传输过程中反应组分的重新分布,以及反应前驱体在气体进口处和/或热壁上的寄生沉积。研究了有效C/Si比对生长速率和掺杂浓度的影响,结果表明,外延生长速率、载流子掺杂浓度及其均匀性主要受到表面C/Si比而非进口处C/Si比的影响。通过优化生长条件,实现了高质量的6英寸(1英寸=2.54 cm)外延片生长,其厚度和掺杂浓度均匀性分别为1.15%和2.68%。在此基础上,获得了同等质量的8英寸SiC外延层,并实现了超过50μm厚的SiC外延层快速生长。

关键词:碳化硅;;同质外延;;化学气相沉积;;C/Si比;;CFD模拟仿真

基金资助:上海市浦江人才计划(22PJ1423600)