탄화 규소 웨이퍼는 전력 전자 장치, RF 장치, 고온 전자 장치 및 반도체 연구에 널리 사용됩니다. 그러나 두SiC 웨이퍼동일한 직경과 두께를 가지고 있어도 에피택시 또는 장치 제조 과정에서 매우 다른 성능을 발휘할 수 있습니다.
결정 결함, 표면 손상, 기하학적 변화, 저항률 불균일 및 오염은 모두 공정 수율과 장치 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 웨이퍼의 직경과 표면 외관만을 확인하는 것만으로는 충분하지 않습니다.
이 가이드에서는 가장 중요한 SiC 웨이퍼 검사 항목, 측정 방법, 생산 로트를 승인하기 전에 구매자가 공급업체에 요청해야 하는 사항에 대해 설명합니다.
SiC 웨이퍼 품질은 일반적으로 5가지 주요 영역에서 평가됩니다.
각 항목의 중요성은 의도한 적용에 따라 다릅니다. 에피택셜 성장을 위해 준비된 장치 등급 기판은 일반적으로 연구용 웨이퍼, 더미 웨이퍼 또는 장비 교정 웨이퍼보다 더 엄격한 제어가 필요합니다.
모든 응용 분야에 대해 "좋은" SiC 웨이퍼를 정의하는 단일 사양은 없습니다. 장치 프로세스, 웨이퍼 크기, 전도성 유형 및 필요한 생산 수율에 따라 올바른 허용 한계를 설정해야 합니다.
| 검사항목 | 왜 중요한가요? | 일반적인 검사 방법 |
|---|---|---|
| 폴리타입 | 재료 및 전기적 특성을 결정합니다. | 라만 분광기, XRD |
| 크리스탈 방향 | 에피택시 및 장치 제조에 영향을 미칩니다. | X선 회절 |
| 축외 각도 | 계단식 에피택셜 성장에 영향을 미침 | 고해상도 XRD |
| 마이크로파이프 | 치명적인 장치 고장을 일으킬 수 있음 | 광학 검사, X선 지형, 결함 매핑 |
| 탈구 | 누출, 고장 및 신뢰성에 영향을 미칠 수 있음 | PL 매핑, X선 토포그래피, 에칭 |
| 직경과 두께 | 장비 및 프로세스 호환성 결정 | 치수 계측 |
| TTV | 리소그래피, 연삭 및 공정 균일성에 영향을 미칩니다. | 용량성 또는 광학적 측정 |
| 활과 워프 | 척킹, 초점 및 핸들링에 영향을 미칩니다. | 비접촉 광학 계측 |
| 표면 거칠기 | 에피택셜 레이어 품질에 영향을 미칩니다. | AFM |
| 긁힌 자국과 구덩이 | 핵 생성 또는 실패 지점이 될 수 있음 | 광학 및 레이저 산란 검사 |
| 비저항 | 전기적 성능을 결정합니다 | 4점 프로브, 와전류 또는 비접촉식 테스트 |
| 도핑 균일성 | 웨이퍼 전반에 걸쳐 장치 일관성에 영향을 미칩니다. | 저항률 매핑, 홀 측정 |
| 표면 오염 | 수율이 감소하거나 결함이 발생할 수 있습니다. | 입자 검사, TXRF, XPS 또는 기타 분석 방법 |
| 가장자리 품질 | 웨이퍼 파손 및 취급에 영향을 미침 | 가장자리 검사 및 현미경 검사 |
탄화규소는 다형으로 알려진 많은 결정 구조를 가지고 있습니다. 가장 일반적인 반도체 등급은 4H-SiC와 6H-SiC입니다.
오늘날 4H-SiC는 유리한 캐리어 이동성, 넓은 밴드갭 및 높은 임계 전기장으로 인해 전력 장치에 일반적으로 선택됩니다. 그러나 6H-SiC는 특정 연구, 광학 또는 특수 응용 분야에 여전히 사용될 수 있습니다.
분석증명서에는 다형이 명확하게 기재되어 있어야 합니다. 라만 분광법과 X선 회절을 사용하여 결정 구조를 확인하고 가능한 다형 함유물을 식별할 수 있습니다.
구매자는 단순히 색상, 직경 또는 전도성 유형이 동일하다는 이유만으로 모든 SiC 웨이퍼가 동일한 결정 구조를 가지고 있다고 가정해서는 안 됩니다.
대부분의 상용 4H-SiC 기판은 일반적으로 (0001) 평면을 기반으로 정의된 결정학적 방향으로 생산됩니다. 웨이퍼는 지정된 축외 각도와 방향을 가질 수도 있습니다.
축외 방향은 에피택셜 성장에 특히 중요합니다. 이는 계단식 성장을 지원하고 에피택셜 층에서 바람직하지 않은 결정 구조의 형성을 제어하는 데 도움이 됩니다.
중요한 오리엔테이션 정보에는 다음이 포함될 수 있습니다.
X선 회절은 일반적으로 결정 방향과 오프컷을 확인하는 데 사용됩니다. 에피택시용 웨이퍼를 주문할 때 구매자는 공칭 축외 각도와 허용 가능한 공차를 모두 지정해야 합니다.
결정 결함은 SiC 웨이퍼 품질에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나입니다.
마이크로파이프는 큰 나사 전위와 관련된 중공 코어 결함입니다. 이는 기판을 통과하여 에피택셜 성장이나 장치 제조를 방해할 수 있습니다.
마이크로파이프는 한때 SiC 제조의 주요 한계였습니다. 현대의 결정 성장으로 인해 밀도가 크게 감소했지만 마이크로파이프 검사는 고전압 및 고신뢰성 응용 분야에 여전히 중요합니다.
나사산 나사 전위(TSD)는 대략 결정 성장 방향을 따라 확장됩니다. 이는 항복 동작, 누설 전류 및 장치 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.
그 효과는 장치 구조, 위치 및 프로세스 설계에 따라 달라집니다. 따라서 결함 밀도와 공간 분포가 모두 관련될 수 있습니다.
스레딩 가장자리 전위(TED)는 SiC 기판에서 흔히 발견됩니다. 마이크로파이프보다 덜 파괴적일 수 있지만 고밀도는 여전히 에피택셜 품질과 장치 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
기저면 전위(BPD)는 전기적 스트레스 하에서 적층 결함의 형성 또는 확장에 기여할 수 있기 때문에 양극성 장치 응용 분야에서 중요합니다.
양극성 저하에 민감한 응용 분야의 경우 에피택시 중 BPD 밀도와 변환 동작을 주의 깊게 평가해야 합니다.
적층 결함은 SiC 결정의 일반적인 적층 순서가 중단되는 것을 의미합니다. 다형 함유물은 의도하지 않은 SiC 결정 구조가 존재하는 영역입니다.
두 결함 모두 에피택시를 방해하고 전기 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
일반적인 결함 검사 방법은 다음과 같습니다.
일부 방법은 비파괴적인 반면 화학적 에칭은 파괴적입니다. 구매자는 어떤 검사 방법이 사용되었는지, 보고된 결과가 전체 웨이퍼를 나타내는지 아니면 샘플링된 영역만 나타내는지 확인해야 합니다.
웨이퍼 직경과 두께는 기판이 처리, 처리, 연마 및 에피택시 장비와 호환되는지 여부를 결정합니다.
주요 차원 항목은 다음과 같습니다.
두께 요구 사항은 웨이퍼 직경과 사용 목적에 따라 달라질 수 있습니다. 특정 장치 프로세스에는 더 얇은 웨이퍼가 필요할 수 있는 반면, 더 두꺼운 기판은 연구 또는 장비 테스트 중에 더 나은 기계적 안정성을 제공할 수 있습니다.
맞춤형 두께의 웨이퍼의 경우 구매자는 추가 연삭 또는 연마가 보우, 뒤틀림 또는 표면 아래 손상을 증가시킬 수 있는지 여부도 평가해야 합니다.
일반적으로 TTV로 약칭되는 총 두께 변화는 정의된 측정 영역 내에서 웨이퍼 전체에 걸쳐 측정된 최대 두께와 최소 측정 두께 간의 차이입니다.
과도한 두께 변화는 다음에 영향을 미칠 수 있으므로 낮은 TTV가 중요합니다.
TTV 값은 측정 방법, 측정 지점 수 및 가장자리 제외 영역의 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 사양에는 최대 TTV 값만 명시해서는 안 됩니다. 또한 합의된 측정 조건을 식별해야 합니다.
휘어짐과 뒤틀림은 고정되지 않은 자유로운 웨이퍼의 모양을 나타내지만 동일한 측정값은 아닙니다.
절하다일반적으로 기준면에서 웨이퍼 중앙 표면의 편차를 나타냅니다.
경사기준면을 기준으로 중앙분리대 표면의 최고점과 최저점 간의 전체적인 차이를 나타냅니다.
과도하게 구부러지거나 휘어지면 다음과 같은 경우 문제가 발생할 수 있습니다.
더 큰 직경과 더 얇은 SiC 웨이퍼는 기하학적 변형에 더 민감할 수 있습니다. 구매자는 여러 공급업체의 데이터를 비교할 때 측정 방법, 가장자리 제외 및 웨이퍼 지원 조건을 정의해야 합니다.
에피택시가 가능한 SiC 표면은 매우 매끄러워야 하며 심각한 연마 손상이 없어야 합니다.
원자력 현미경(AFM)은 일반적으로 제곱평균제곱근 표면 거칠기를 측정하는 데 사용됩니다. 그러나 보고된 값은 스캔 영역, 기기 설정 및 측정 위치에 따라 크게 달라집니다.
따라서 거칠기 결과에는 다음이 포함되어야 합니다.
스캔 크기나 샘플링 계획이 없는 단일 거칠기 값은 비교하기 어렵습니다.
에피택시용 웨이퍼의 경우 긁힘, 구멍, 잔류 표면 아래 손상 및 계단식 번짐과 같은 연마 관련 결함에 대해서도 표면 품질을 평가해야 합니다.
웨이퍼는 육안으로 보기에는 깨끗해 보이지만 에피택셜 성장이나 장치 제조에 영향을 미치는 결함이 여전히 남아 있을 수 있습니다.
일반적인 표면 결함은 다음과 같습니다.
명시야 현미경, 암시야 현미경, 레이저 산란 시스템 및 자동 표면 스캐너를 사용하여 검사를 수행할 수 있습니다.
허용 기준은 감지 가능한 최소 결함 크기, 허용 가능한 결함 수 및 가장자리 제외 영역을 정의해야 합니다. 측정 가능한 표준이 수반되지 않는 한 "거울 광택" 또는 "스크래치 없음"과 같은 설명은 충분하지 않습니다.
SiC 웨이퍼에는 실리콘으로 마감된 면과 탄소로 마감된 면이라는 두 개의 극성 표면이 있습니다. 이러한 표면은 산화, 에칭, 연마 또는 에피택시 중에 동일하게 동작하지 않습니다.
공급업체는 다음을 식별해야 합니다.
잘못된 면 식별은 특히 에피택셜 성장이나 표면 연구 중에 공정 실패로 이어질 수 있습니다.
단면 연마 웨이퍼의 경우 구매자는 뒷면이 미세 연삭, 에칭, 랩핑 또는 광택 처리되었는지도 확인해야 합니다.
전기적 성능은 SiC 웨이퍼 품질의 또 다른 필수 요소입니다.
전도성 N형 SiC 웨이퍼는 일반적으로 질소 도핑됩니다. 특수 용도를 위해 기타 도핑 유형 및 반절연 등급도 제공됩니다.
중요한 전기 매개변수는 다음과 같습니다.
4점 프로브 테스트, 비접촉 저항 측정, 와전류 매핑 및 홀 효과 측정은 웨이퍼 유형 및 저항 범위에 따라 사용될 수 있습니다.
평균 저항률 값만으로는 충분하지 않을 수 있습니다. 장치 제조의 경우, 동일한 로트 내에서 웨이퍼 중심에서 가장자리까지, 그리고 웨이퍼에서 웨이퍼까지의 변화도 똑같이 중요할 수 있습니다.
반절연 SiC 웨이퍼의 경우 측정 방법은 고저항 재료에 적합해야 합니다. 공급자는 테스트 온도, 측정 범위 및 허용 기준을 명시해야 합니다.
금속 오염, 유기 잔류물 및 입자는 웨이퍼가 기하학적 사양을 충족하더라도 에피택셜 및 장치 수율을 감소시킬 수 있습니다.
가능한 검사 기술은 다음과 같습니다.
모든 주문에 고급 오염 테스트가 필요한 것은 아닙니다. 그러나 구매자는 재료가 민감한 반도체 제조용인 경우 최소한 웨이퍼 세척 공정, 최종 패키징 환경 및 최대 허용 입자 수준을 확인해야 합니다.
웨이퍼 가장자리는 기계적 강도와 자동화된 핸들링에 영향을 미칩니다.
가장자리에서 다음 사항을 검사하십시오.
고온 처리, 연삭 또는 웨이퍼 운송 중에 작은 모서리 결함이 커질 수 있습니다. 이러한 이유로, 특히 얇고 큰 직경의 웨이퍼에 대해서는 입고 품질 관리에 가장자리 검사가 포함되어야 합니다.
기본 플랫 또는 노치의 위치와 치수도 처리 장비 및 결정학적 방향 요구 사항과 일치해야 합니다.
완전한 분석 인증서는 검사 결과를 공급된 웨이퍼 또는 생산 로트와 명확하게 연결해야 합니다.
주문에 따라 유용한 문서에는 다음이 포함될 수 있습니다.
로트 수준 평균은 국부적 결함이나 웨이퍼 간 변동을 항상 드러낼 수는 없습니다. 중요한 애플리케이션의 경우 일반 배치 인증서에만 의존하기보다는 개별 웨이퍼 데이터 또는 웨이퍼 맵을 요청하십시오.
추적성은 에피택셜 결과를 비교하거나 공정 문제를 식별하거나 장기적인 공급업체 일관성을 평가할 때에도 중요합니다.
베어 SiC 기판과 에피택셜 SiC 웨이퍼에는 서로 다른 검사 계획이 필요합니다.
기판 매개변수 외에도 에피택셜 웨이퍼에는 다음 사항에 대한 평가가 필요할 수 있습니다.
구매자는 연마된 기판, 에피 준비 기판 또는 에피택셜 레이어가 있는 웨이퍼가 필요한지 명확하게 명시해야 합니다.
실제 수입검사 과정은 4단계로 나눌 수 있습니다.
웨이퍼 식별, 구매 주문, 포장 라벨 및 COA가 동일한 웨이퍼 또는 로트를 참조하는지 확인하십시오.
직경, 두께, 가장자리 상태, 표면 식별 및 눈에 보이는 긁힘, 입자 또는 칩을 확인하십시오.
TTV, 보우, 뒤틀림, 거칠기, 저항률 등 공정과 가장 관련된 특성을 측정합니다.
생산 용도의 경우 수신 검사 데이터를 에피택셜 결함, 제조 수율 및 최종 장치 성능과 연관시킵니다. 이는 실제 공정에 가장 큰 영향을 미치는 기판 매개변수를 결정하는 데 도움이 됩니다.
견적을 요청하기 전에 다음 정보를 제공하십시오.
완전한 사양을 제공하면 기술적 설명 시간이 단축되고 공급업체가 올바른 웨이퍼 등급을 선택하는 데 도움이 됩니다.
모든 애플리케이션에 가장 중요한 단일 매개변수는 없습니다. 결정 결함, 표면 상태, 형상 및 저항률을 함께 고려해야 합니다. 에피택시의 경우 축외 각도, 표면 거칠기, 표면 아래 손상 및 결정 결함이 특히 중요합니다.
TTV가 낮을수록 일반적으로 공정 균일성이 향상되지만 사양이 엄격할수록 제조 비용이 증가할 수 있습니다. 올바른 한계는 장비, 리소그래피 공정, 접합 방법 및 최종 장치 요구 사항을 기반으로 해야 합니다.
아니요. 육안 검사를 통해 스크래치, 칩, 얼룩 및 큰 표면 결함을 식별할 수 있지만 표면 아래 또는 결정학적 결함을 모두 확인할 수는 없습니다. PL 매핑, X선 지형, AFM 및 기타 분석 방법이 필요할 수 있습니다.
표면 거칠기는 다양한 스캔 영역에서 측정할 때 다르게 나타날 수 있습니다. AFM 결과에는 항상 스캔 크기, 측정 위치 및 샘플링된 지점 수가 포함되어야 합니다.
연구 등급 웨이퍼는 허용 오차가 더 넓거나 허용 가능한 결함 수준이 더 높을 수 있습니다. 장치 등급 또는 Epi-Ready 웨이퍼는 일반적으로 결정 결함, 표면 상태, 형상, 저항률 및 추적성에 대한 보다 엄격한 제어가 필요합니다.
결함 위치, 저항률 균일성 또는 국부 표면 조건이 장치 수율에 영향을 미칠 수 있는 응용 분야에는 웨이퍼 수준 맵이 권장됩니다. 단일 로트 평균 값보다 더 유용한 정보를 제공합니다.
SiC 웨이퍼 품질을 평가하려면 직경, 두께, 시각적 외관을 확인하는 것 이상의 것이 필요합니다. 결정 구조, 전위 밀도, TTV, 활, 뒤틀림, 표면 거칠기, 저항률, 오염 및 추적성은 모두 에피택셜 성장 및 장치 수율에 영향을 미칠 수 있습니다.
첫 번째 단계는 웨이퍼의 의도된 적용을 정의하는 것입니다. 그런 다음 구매자는 측정 가능한 승인 기준을 설정하고 프로세스에 직접적인 영향을 미치는 매개변수를 기반으로 검사 결과를 요청할 수 있습니다.
견적을 요청할 때 폴리타입, 직경, 방향, 전도성, 두께, 기하학적 공차, 표면 요구 사항 및 문서 요구 사항을 제공하십시오. 상세한 RFQ를 사용하면 웨이퍼를 정확하게 비교하기가 더 쉬워지고 일반적인 설명은 충족하지만 실제 응용 프로그램과 일치하지 않는 재료를 받는 것을 방지할 수 있습니다.
탄화 규소 웨이퍼는 전력 전자 장치, RF 장치, 고온 전자 장치 및 반도체 연구에 널리 사용됩니다. 그러나 두SiC 웨이퍼동일한 직경과 두께를 가지고 있어도 에피택시 또는 장치 제조 과정에서 매우 다른 성능을 발휘할 수 있습니다.
결정 결함, 표면 손상, 기하학적 변화, 저항률 불균일 및 오염은 모두 공정 수율과 장치 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 웨이퍼의 직경과 표면 외관만을 확인하는 것만으로는 충분하지 않습니다.
이 가이드에서는 가장 중요한 SiC 웨이퍼 검사 항목, 측정 방법, 생산 로트를 승인하기 전에 구매자가 공급업체에 요청해야 하는 사항에 대해 설명합니다.
SiC 웨이퍼 품질은 일반적으로 5가지 주요 영역에서 평가됩니다.
각 항목의 중요성은 의도한 적용에 따라 다릅니다. 에피택셜 성장을 위해 준비된 장치 등급 기판은 일반적으로 연구용 웨이퍼, 더미 웨이퍼 또는 장비 교정 웨이퍼보다 더 엄격한 제어가 필요합니다.
모든 응용 분야에 대해 "좋은" SiC 웨이퍼를 정의하는 단일 사양은 없습니다. 장치 프로세스, 웨이퍼 크기, 전도성 유형 및 필요한 생산 수율에 따라 올바른 허용 한계를 설정해야 합니다.
| 검사항목 | 왜 중요한가요? | 일반적인 검사 방법 |
|---|---|---|
| 폴리타입 | 재료 및 전기적 특성을 결정합니다. | 라만 분광기, XRD |
| 크리스탈 방향 | 에피택시 및 장치 제조에 영향을 미칩니다. | X선 회절 |
| 축외 각도 | 계단식 에피택셜 성장에 영향을 미침 | 고해상도 XRD |
| 마이크로파이프 | 치명적인 장치 고장을 일으킬 수 있음 | 광학 검사, X선 지형, 결함 매핑 |
| 탈구 | 누출, 고장 및 신뢰성에 영향을 미칠 수 있음 | PL 매핑, X선 토포그래피, 에칭 |
| 직경과 두께 | 장비 및 프로세스 호환성 결정 | 치수 계측 |
| TTV | 리소그래피, 연삭 및 공정 균일성에 영향을 미칩니다. | 용량성 또는 광학적 측정 |
| 활과 워프 | 척킹, 초점 및 핸들링에 영향을 미칩니다. | 비접촉 광학 계측 |
| 표면 거칠기 | 에피택셜 레이어 품질에 영향을 미칩니다. | AFM |
| 긁힌 자국과 구덩이 | 핵 생성 또는 실패 지점이 될 수 있음 | 광학 및 레이저 산란 검사 |
| 비저항 | 전기적 성능을 결정합니다 | 4점 프로브, 와전류 또는 비접촉식 테스트 |
| 도핑 균일성 | 웨이퍼 전반에 걸쳐 장치 일관성에 영향을 미칩니다. | 저항률 매핑, 홀 측정 |
| 표면 오염 | 수율이 감소하거나 결함이 발생할 수 있습니다. | 입자 검사, TXRF, XPS 또는 기타 분석 방법 |
| 가장자리 품질 | 웨이퍼 파손 및 취급에 영향을 미침 | 가장자리 검사 및 현미경 검사 |
탄화규소는 다형으로 알려진 많은 결정 구조를 가지고 있습니다. 가장 일반적인 반도체 등급은 4H-SiC와 6H-SiC입니다.
오늘날 4H-SiC는 유리한 캐리어 이동성, 넓은 밴드갭 및 높은 임계 전기장으로 인해 전력 장치에 일반적으로 선택됩니다. 그러나 6H-SiC는 특정 연구, 광학 또는 특수 응용 분야에 여전히 사용될 수 있습니다.
분석증명서에는 다형이 명확하게 기재되어 있어야 합니다. 라만 분광법과 X선 회절을 사용하여 결정 구조를 확인하고 가능한 다형 함유물을 식별할 수 있습니다.
구매자는 단순히 색상, 직경 또는 전도성 유형이 동일하다는 이유만으로 모든 SiC 웨이퍼가 동일한 결정 구조를 가지고 있다고 가정해서는 안 됩니다.
대부분의 상용 4H-SiC 기판은 일반적으로 (0001) 평면을 기반으로 정의된 결정학적 방향으로 생산됩니다. 웨이퍼는 지정된 축외 각도와 방향을 가질 수도 있습니다.
축외 방향은 에피택셜 성장에 특히 중요합니다. 이는 계단식 성장을 지원하고 에피택셜 층에서 바람직하지 않은 결정 구조의 형성을 제어하는 데 도움이 됩니다.
중요한 오리엔테이션 정보에는 다음이 포함될 수 있습니다.
X선 회절은 일반적으로 결정 방향과 오프컷을 확인하는 데 사용됩니다. 에피택시용 웨이퍼를 주문할 때 구매자는 공칭 축외 각도와 허용 가능한 공차를 모두 지정해야 합니다.
결정 결함은 SiC 웨이퍼 품질에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나입니다.
마이크로파이프는 큰 나사 전위와 관련된 중공 코어 결함입니다. 이는 기판을 통과하여 에피택셜 성장이나 장치 제조를 방해할 수 있습니다.
마이크로파이프는 한때 SiC 제조의 주요 한계였습니다. 현대의 결정 성장으로 인해 밀도가 크게 감소했지만 마이크로파이프 검사는 고전압 및 고신뢰성 응용 분야에 여전히 중요합니다.
나사산 나사 전위(TSD)는 대략 결정 성장 방향을 따라 확장됩니다. 이는 항복 동작, 누설 전류 및 장치 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.
그 효과는 장치 구조, 위치 및 프로세스 설계에 따라 달라집니다. 따라서 결함 밀도와 공간 분포가 모두 관련될 수 있습니다.
스레딩 가장자리 전위(TED)는 SiC 기판에서 흔히 발견됩니다. 마이크로파이프보다 덜 파괴적일 수 있지만 고밀도는 여전히 에피택셜 품질과 장치 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
기저면 전위(BPD)는 전기적 스트레스 하에서 적층 결함의 형성 또는 확장에 기여할 수 있기 때문에 양극성 장치 응용 분야에서 중요합니다.
양극성 저하에 민감한 응용 분야의 경우 에피택시 중 BPD 밀도와 변환 동작을 주의 깊게 평가해야 합니다.
적층 결함은 SiC 결정의 일반적인 적층 순서가 중단되는 것을 의미합니다. 다형 함유물은 의도하지 않은 SiC 결정 구조가 존재하는 영역입니다.
두 결함 모두 에피택시를 방해하고 전기 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
일반적인 결함 검사 방법은 다음과 같습니다.
일부 방법은 비파괴적인 반면 화학적 에칭은 파괴적입니다. 구매자는 어떤 검사 방법이 사용되었는지, 보고된 결과가 전체 웨이퍼를 나타내는지 아니면 샘플링된 영역만 나타내는지 확인해야 합니다.
웨이퍼 직경과 두께는 기판이 처리, 처리, 연마 및 에피택시 장비와 호환되는지 여부를 결정합니다.
주요 차원 항목은 다음과 같습니다.
두께 요구 사항은 웨이퍼 직경과 사용 목적에 따라 달라질 수 있습니다. 특정 장치 프로세스에는 더 얇은 웨이퍼가 필요할 수 있는 반면, 더 두꺼운 기판은 연구 또는 장비 테스트 중에 더 나은 기계적 안정성을 제공할 수 있습니다.
맞춤형 두께의 웨이퍼의 경우 구매자는 추가 연삭 또는 연마가 보우, 뒤틀림 또는 표면 아래 손상을 증가시킬 수 있는지 여부도 평가해야 합니다.
일반적으로 TTV로 약칭되는 총 두께 변화는 정의된 측정 영역 내에서 웨이퍼 전체에 걸쳐 측정된 최대 두께와 최소 측정 두께 간의 차이입니다.
과도한 두께 변화는 다음에 영향을 미칠 수 있으므로 낮은 TTV가 중요합니다.
TTV 값은 측정 방법, 측정 지점 수 및 가장자리 제외 영역의 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 사양에는 최대 TTV 값만 명시해서는 안 됩니다. 또한 합의된 측정 조건을 식별해야 합니다.
휘어짐과 뒤틀림은 고정되지 않은 자유로운 웨이퍼의 모양을 나타내지만 동일한 측정값은 아닙니다.
절하다일반적으로 기준면에서 웨이퍼 중앙 표면의 편차를 나타냅니다.
경사기준면을 기준으로 중앙분리대 표면의 최고점과 최저점 간의 전체적인 차이를 나타냅니다.
과도하게 구부러지거나 휘어지면 다음과 같은 경우 문제가 발생할 수 있습니다.
더 큰 직경과 더 얇은 SiC 웨이퍼는 기하학적 변형에 더 민감할 수 있습니다. 구매자는 여러 공급업체의 데이터를 비교할 때 측정 방법, 가장자리 제외 및 웨이퍼 지원 조건을 정의해야 합니다.
에피택시가 가능한 SiC 표면은 매우 매끄러워야 하며 심각한 연마 손상이 없어야 합니다.
원자력 현미경(AFM)은 일반적으로 제곱평균제곱근 표면 거칠기를 측정하는 데 사용됩니다. 그러나 보고된 값은 스캔 영역, 기기 설정 및 측정 위치에 따라 크게 달라집니다.
따라서 거칠기 결과에는 다음이 포함되어야 합니다.
스캔 크기나 샘플링 계획이 없는 단일 거칠기 값은 비교하기 어렵습니다.
에피택시용 웨이퍼의 경우 긁힘, 구멍, 잔류 표면 아래 손상 및 계단식 번짐과 같은 연마 관련 결함에 대해서도 표면 품질을 평가해야 합니다.
웨이퍼는 육안으로 보기에는 깨끗해 보이지만 에피택셜 성장이나 장치 제조에 영향을 미치는 결함이 여전히 남아 있을 수 있습니다.
일반적인 표면 결함은 다음과 같습니다.
명시야 현미경, 암시야 현미경, 레이저 산란 시스템 및 자동 표면 스캐너를 사용하여 검사를 수행할 수 있습니다.
허용 기준은 감지 가능한 최소 결함 크기, 허용 가능한 결함 수 및 가장자리 제외 영역을 정의해야 합니다. 측정 가능한 표준이 수반되지 않는 한 "거울 광택" 또는 "스크래치 없음"과 같은 설명은 충분하지 않습니다.
SiC 웨이퍼에는 실리콘으로 마감된 면과 탄소로 마감된 면이라는 두 개의 극성 표면이 있습니다. 이러한 표면은 산화, 에칭, 연마 또는 에피택시 중에 동일하게 동작하지 않습니다.
공급업체는 다음을 식별해야 합니다.
잘못된 면 식별은 특히 에피택셜 성장이나 표면 연구 중에 공정 실패로 이어질 수 있습니다.
단면 연마 웨이퍼의 경우 구매자는 뒷면이 미세 연삭, 에칭, 랩핑 또는 광택 처리되었는지도 확인해야 합니다.
전기적 성능은 SiC 웨이퍼 품질의 또 다른 필수 요소입니다.
전도성 N형 SiC 웨이퍼는 일반적으로 질소 도핑됩니다. 특수 용도를 위해 기타 도핑 유형 및 반절연 등급도 제공됩니다.
중요한 전기 매개변수는 다음과 같습니다.
4점 프로브 테스트, 비접촉 저항 측정, 와전류 매핑 및 홀 효과 측정은 웨이퍼 유형 및 저항 범위에 따라 사용될 수 있습니다.
평균 저항률 값만으로는 충분하지 않을 수 있습니다. 장치 제조의 경우, 동일한 로트 내에서 웨이퍼 중심에서 가장자리까지, 그리고 웨이퍼에서 웨이퍼까지의 변화도 똑같이 중요할 수 있습니다.
반절연 SiC 웨이퍼의 경우 측정 방법은 고저항 재료에 적합해야 합니다. 공급자는 테스트 온도, 측정 범위 및 허용 기준을 명시해야 합니다.
금속 오염, 유기 잔류물 및 입자는 웨이퍼가 기하학적 사양을 충족하더라도 에피택셜 및 장치 수율을 감소시킬 수 있습니다.
가능한 검사 기술은 다음과 같습니다.
모든 주문에 고급 오염 테스트가 필요한 것은 아닙니다. 그러나 구매자는 재료가 민감한 반도체 제조용인 경우 최소한 웨이퍼 세척 공정, 최종 패키징 환경 및 최대 허용 입자 수준을 확인해야 합니다.
웨이퍼 가장자리는 기계적 강도와 자동화된 핸들링에 영향을 미칩니다.
가장자리에서 다음 사항을 검사하십시오.
고온 처리, 연삭 또는 웨이퍼 운송 중에 작은 모서리 결함이 커질 수 있습니다. 이러한 이유로, 특히 얇고 큰 직경의 웨이퍼에 대해서는 입고 품질 관리에 가장자리 검사가 포함되어야 합니다.
기본 플랫 또는 노치의 위치와 치수도 처리 장비 및 결정학적 방향 요구 사항과 일치해야 합니다.
완전한 분석 인증서는 검사 결과를 공급된 웨이퍼 또는 생산 로트와 명확하게 연결해야 합니다.
주문에 따라 유용한 문서에는 다음이 포함될 수 있습니다.
로트 수준 평균은 국부적 결함이나 웨이퍼 간 변동을 항상 드러낼 수는 없습니다. 중요한 애플리케이션의 경우 일반 배치 인증서에만 의존하기보다는 개별 웨이퍼 데이터 또는 웨이퍼 맵을 요청하십시오.
추적성은 에피택셜 결과를 비교하거나 공정 문제를 식별하거나 장기적인 공급업체 일관성을 평가할 때에도 중요합니다.
베어 SiC 기판과 에피택셜 SiC 웨이퍼에는 서로 다른 검사 계획이 필요합니다.
기판 매개변수 외에도 에피택셜 웨이퍼에는 다음 사항에 대한 평가가 필요할 수 있습니다.
구매자는 연마된 기판, 에피 준비 기판 또는 에피택셜 레이어가 있는 웨이퍼가 필요한지 명확하게 명시해야 합니다.
실제 수입검사 과정은 4단계로 나눌 수 있습니다.
웨이퍼 식별, 구매 주문, 포장 라벨 및 COA가 동일한 웨이퍼 또는 로트를 참조하는지 확인하십시오.
직경, 두께, 가장자리 상태, 표면 식별 및 눈에 보이는 긁힘, 입자 또는 칩을 확인하십시오.
TTV, 보우, 뒤틀림, 거칠기, 저항률 등 공정과 가장 관련된 특성을 측정합니다.
생산 용도의 경우 수신 검사 데이터를 에피택셜 결함, 제조 수율 및 최종 장치 성능과 연관시킵니다. 이는 실제 공정에 가장 큰 영향을 미치는 기판 매개변수를 결정하는 데 도움이 됩니다.
견적을 요청하기 전에 다음 정보를 제공하십시오.
완전한 사양을 제공하면 기술적 설명 시간이 단축되고 공급업체가 올바른 웨이퍼 등급을 선택하는 데 도움이 됩니다.
모든 애플리케이션에 가장 중요한 단일 매개변수는 없습니다. 결정 결함, 표면 상태, 형상 및 저항률을 함께 고려해야 합니다. 에피택시의 경우 축외 각도, 표면 거칠기, 표면 아래 손상 및 결정 결함이 특히 중요합니다.
TTV가 낮을수록 일반적으로 공정 균일성이 향상되지만 사양이 엄격할수록 제조 비용이 증가할 수 있습니다. 올바른 한계는 장비, 리소그래피 공정, 접합 방법 및 최종 장치 요구 사항을 기반으로 해야 합니다.
아니요. 육안 검사를 통해 스크래치, 칩, 얼룩 및 큰 표면 결함을 식별할 수 있지만 표면 아래 또는 결정학적 결함을 모두 확인할 수는 없습니다. PL 매핑, X선 지형, AFM 및 기타 분석 방법이 필요할 수 있습니다.
표면 거칠기는 다양한 스캔 영역에서 측정할 때 다르게 나타날 수 있습니다. AFM 결과에는 항상 스캔 크기, 측정 위치 및 샘플링된 지점 수가 포함되어야 합니다.
연구 등급 웨이퍼는 허용 오차가 더 넓거나 허용 가능한 결함 수준이 더 높을 수 있습니다. 장치 등급 또는 Epi-Ready 웨이퍼는 일반적으로 결정 결함, 표면 상태, 형상, 저항률 및 추적성에 대한 보다 엄격한 제어가 필요합니다.
결함 위치, 저항률 균일성 또는 국부 표면 조건이 장치 수율에 영향을 미칠 수 있는 응용 분야에는 웨이퍼 수준 맵이 권장됩니다. 단일 로트 평균 값보다 더 유용한 정보를 제공합니다.
SiC 웨이퍼 품질을 평가하려면 직경, 두께, 시각적 외관을 확인하는 것 이상의 것이 필요합니다. 결정 구조, 전위 밀도, TTV, 활, 뒤틀림, 표면 거칠기, 저항률, 오염 및 추적성은 모두 에피택셜 성장 및 장치 수율에 영향을 미칠 수 있습니다.
첫 번째 단계는 웨이퍼의 의도된 적용을 정의하는 것입니다. 그런 다음 구매자는 측정 가능한 승인 기준을 설정하고 프로세스에 직접적인 영향을 미치는 매개변수를 기반으로 검사 결과를 요청할 수 있습니다.
견적을 요청할 때 폴리타입, 직경, 방향, 전도성, 두께, 기하학적 공차, 표면 요구 사항 및 문서 요구 사항을 제공하십시오. 상세한 RFQ를 사용하면 웨이퍼를 정확하게 비교하기가 더 쉬워지고 일반적인 설명은 충족하지만 실제 응용 프로그램과 일치하지 않는 재료를 받는 것을 방지할 수 있습니다.
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