SiC epitaksial ösüş prosesiniň esasy giriş

Epitaksial gatlak, epaksiýa prosesi bilen waflde ösdürilip ýetişdirilen belli bir hrustal filmdir we substrat wafli we epitaksial filme epitaksial wafli diýilýär. Geçiriji kremniý karbid substratynda kremniý karbid epitaksial gatlagyny ösdürip, kremniý karbid birmeňzeş epitaksial wafli Şottki diodlaryna, MOSFET-lerine, IGBT-lerine we beýleki güýç enjamlaryna has köp ulanylyp bilner, olaryň arasynda 4H-SiC substraty iň köp ulanylýar.

Silikon karbid energiýa enjamynyň we adaty kremniniň kuwwat enjamynyň dürli önümçilik prosesi sebäpli, kremniý karbidiň ýekeje kristal materialynda gönüden-göni ýasalyp bilinmez. Goşmaça ýokary hilli epitaksial materiallar geçiriji ýeke kristal substratda ösdürilmeli we epitaksial gatlakda dürli enjamlar öndürilmeli. Şonuň üçin epitaksial gatlagyň hili enjamyň işleýşine uly täsir edýär. Dürli güýç enjamlarynyň işleýşiniň gowulaşmagy epitaksial gatlagyň galyňlygy, doping konsentrasiýasy we kemçilikleri üçin has ýokary talaplary öňe sürýär.

FIG. 1. Doping konsentrasiýasy bilen bir polýar enjamyň epitaksial gatlagynyň galyňlygy bilen naprýa .eniýäniň arasyndaky baglanyşyk

SIK epitaksial gatlagynyň taýýarlaýyş usullary esasan bugarmagyň ösüş usulyny, suwuk fazanyň epitaksial ösüşini (LPE), molekulýar şöhle epitaksial ösüşi (MBE) we himiki bug çökdürilişini (CVD) öz içine alýar. Häzirki wagtda zawodlarda uly göwrümli önümçilik üçin ulanylýan esasy usul himiki bug çökdürilmegi (CVD).

FIG. 2. Epitaksial gatlagyň esasy taýýarlyk usullaryny deňeşdirmek

2-nji (b) suratda görkezilişi ýaly, belli bir egri burçly {0001} substratda basgançagyň dykyzlygy has uludyr we basgançagyň üstki ululygy has kiçi we kristal ýadrosy aňsat däl basgançagyň üstünde ýüze çykýar, ýöne köplenç basgançagyň birleşýän ýerinde ýüze çykýar. Bu ýagdaýda diňe bir ýadro açary bar. Şonuň üçin epitaksial gatlak substratyň gaplanyş tertibini ajaýyp köpeldip biler we şeýlelik bilen köp görnüşli bilelikde ýaşamak meselesini aradan aýyrar.

FIG. 3. 4H-SiC basgançak gözegçilik epitaksiýa usulynyň fiziki prosesi diagrammasy

FIG. 4. 4H-SiC basgançakly epitaksiýa usuly bilen CVD-iň ösmegi üçin möhüm şertler

FIG. 5. 4H-SiC epitaksiýasynda dürli kremniý çeşmelerinde ösüş depginlerini deňeşdirmek

Häzirki wagtda kremniý karbid epitaks tehnologiýasy pes we orta woltly programmalarda (1200 wolt enjam ýaly) has kämildir. Galyňlygyň birmeňzeşligi, doping konsentrasiýasynyň birmeňzeşligi we epitaksial gatlagyň kemçilik paýlanyşy, orta we pes woltly SBD (Şottki diod), MOS (metal oksid ýarymgeçiriji meýdan täsiri tranzistory), JBS () zerurlyklaryny kanagatlandyryp biljek derejede gowy derejä ýetip biler. çatryk diody) we beýleki enjamlar.

Şeýle-de bolsa, ýokary basyş meselesinde epitaksial wafli henizem köp kynçylyklary ýeňip geçmeli. Mysal üçin, 10,000 wolta çydamly enjamlar üçin epitaksial gatlagyň galyňlygy takmynan 100μm bolmaly. Pes woltly enjamlar bilen deňeşdirilende epitaksial gatlagyň galyňlygy we doping konsentrasiýasynyň birmeňzeşligi, esasanam doping konsentrasiýasynyň birmeňzeşligi bilen tapawutlanýar. Şol bir wagtyň özünde epitaksial gatlakdaky üçburçluk kemçiligi enjamyň umumy işleýşini hem ýok eder. Volokary woltly programmalarda enjam görnüşleri epitaksial gatlakda azlyklaryň ömrüni talap edýän bipolýar enjamlary ulanmaga ýykgyn edýär, şonuň üçin azlyklaryň ömrüni gowulandyrmak üçin amal optimizirlenmeli.

Häzirki wagtda içerki epitaksiýa esasan 4 dýuým we 6 dýuým bolup, uly göwrümli kremniy karbid epitaksiniň paýy ýylsaýyn artýar. Silikon karbid epitaksial listiniň ululygy esasan kremniy karbid substratynyň ululygy bilen çäklenýär. Häzirki wagtda 6 dýuým kremniý karbid substraty söwda edildi, şonuň üçin kremniý karbid epitaksial kem-kemden 4 dýuýmdan 6 dýuýma geçýär. Silikon karbid substratyny taýýarlamak tehnologiýasynyň yzygiderli kämilleşmegi we kuwwatynyň giňelmegi bilen kremniy karbid substratynyň bahasy kem-kemden peselýär. Epitaksial sahypanyň bahasynyň düzüminde substrat çykdajylaryň 50% -den gowragyny emele getirýär, şonuň üçin substratyň bahasynyň arzanlamagy bilen kremniy karbid epitaksial sahypasynyň bahasynyň hem peselmegine garaşylýar.