SiC元件量产的离子注入设备 IH-860DSIC

Ulvac公司现已投产的可用于SiC元件量产的离子注入设备

针对SiC功率器件工艺制程中离子注入和激活退火的技术难题，利用爱发科公司自行设计并开发的高温离子注入设备（ULVAC，IH-860DSIC）、碳膜溅射设备（ULVAC，SME-200）和高温激活退火设备（ULVAC，PFS-6000-25）。通过计算模拟、AFM对比结果、Hall电阻测定和RHEED图像分析等表征手段，研究了高温高能多步注入、碳膜覆盖技术和退火温度分别对SiC器件的物理特性、表面特性及电学特性的影响。结果表明，采用500℃A1离子注入浓度为5×10^18cm^-3、20nm厚碳膜溅射技术和1700～2000℃激活退火技术，能够实现具有良好表面特性和电学特性的P型SiC掺杂工艺。设备的稳定性已在多条SiC生产线上用于制造SiC—SBD器件和SiC．MOSFET器件完成工艺验证。

日本UlVAC爱发科，公司现已推出可用于使用SiC晶圆的家电和汽车功率元件量产的离子注入设备“IH-860DSIC”。吞吐量为30枚/小时（支持直径为75mm-150mm的晶圆），“现已得到元件厂商的充分肯定，完全可用于量产”（Ulvac公司）。面向SiC元件量产的离子注入设备“为业界首例”（Ulvac公司），希望得到那些计划2006年以后开始SiC元件量产的功率元件厂商的采用。
 
可在真空腔中连续更换晶圆
 
面向SiC元件的离子注入设备过去一直在由各设备厂商进行开发，吞吐量较低，每天仅有几枚，不适合量产。吞吐量之所以较低，是因为无法在腔内连续更换晶圆。与硅晶圆相比，SiC晶圆容易因离子注入而产生结晶缺陷，注入离子时需要将晶圆温度维持在500℃的高温，在控制结晶缺陷产生的同时，注入离子。过去一直都是手工将晶圆固定在可调温的晶圆座上，因此更换晶圆时需要在腔内进行放气。
 
此次通过给设备配备可调温的静电吸盘（Electrostatic Chuck），解决了上述问题。静电吸盘就是利用静电作用力，将晶圆吸附到晶圆座上，能够在真空腔内连续更换晶圆。另外，通过采用可在2个晶圆座上配置SiC晶圆的系统结构，能够一边向一个晶圆进行离子注入，一边同时给另一个晶圆座进行升温作业。由此，将吞吐量提高到了30枚/小时这种适用于量产的水平。
 
实现了支持SiC的高注入能量
 
此次的设备除吞吐量之外，还克服了量产所需的另一个条件。作为SiC晶圆，注入离子时在使晶圆保持高温的同时，还需要加大注入能量。其原因在于，在离子注入完成后为消除结晶缺陷而进行退火处理时离子不易扩散，因此注入时需要给底板的表面至深处都注入离子。此次的设备将注入能量由过去的约400keV提高到了最大700keV，达到了量产所要求的水平。

离子注入设备

SiC用高温离子注入设备 IH-860DSIC

 搭载了高温ESC（静电吸附卡盘）的面向SiC量产用的高能粒子注入装置。

产品特性 / Product characteristics

• 可实现自动连续高温处理注入

• 1价离子可注入至350keV、2价离子可注入至700keV

       （Option：1价离子可注入至430keV、2价离子可注入至860keV）

• 通过Dual-End-Station（双工位）实现高产能；

       （A系4"高温ESC/B系3"高温ESC、A系6"高温ESC/B系6"常温ESC等等，可配合客户的希望就行规格配置）

• 可减轻操作员的负担

•      紧凑式设计

• 可大范围对应从试作到量产的各类需求

产品应用 / Product application

•  对应SiC的离子注入装置。