Epitaksial təbəqə epitaksial proseslə vafli üzərində böyüdülmüş spesifik tək kristal plyonkadır və substrat vafli və epitaksial film epitaksial vafli adlanır. Silisium karbid epitaksial təbəqəsini keçirici silisium karbid substratında böyütməklə, silisium karbid homojen epitaksial vafli daha da Schottky diodlarına, MOSFET-lərə, IGBT-lərə və digər güc qurğularına hazırlana bilər, bunlar arasında 4H-SiC substratı ən çox istifadə olunur.
Silikon karbid güc cihazının və ənənəvi silisium güc qurğusunun fərqli istehsal prosesi səbəbindən onu birbaşa silisium karbid tək kristal materialında hazırlamaq mümkün deyil. Keçirici monokristal substratda əlavə yüksək keyfiyyətli epitaksial materiallar yetişdirilməli və epitaksial təbəqədə müxtəlif qurğular hazırlanmalıdır. Buna görə də, epitaksial təbəqənin keyfiyyəti cihazın işinə böyük təsir göstərir. Müxtəlif güc qurğularının işinin yaxşılaşdırılması epitaksial təbəqənin qalınlığına, dopinq konsentrasiyasına və qüsurlara daha yüksək tələblər qoyur.
ŞEK. 1. Dopinq konsentrasiyası və birqütblü cihazın epitaksial təbəqəsinin qalınlığı və bloklama gərginliyi arasında əlaqə
SIC epitaksial təbəqəsinin hazırlanması üsullarına əsasən buxarlanma artımı metodu, maye fazalı epitaksial artım (LPE), molekulyar şüa epitaksial artım (MBE) və kimyəvi buxar çökmə (CVD) daxildir. Hal-hazırda fabriklərdə irimiqyaslı istehsal üçün istifadə olunan əsas üsul kimyəvi buxar çökdürmədir (CVD).
| Hazırlanma üsulu | Prosesin üstünlükləri | Prosesin mənfi cəhətləri |
|
Maye Faza Epitaksial Böyümə
(LPE)
|
Sadə avadanlıq tələbləri və aşağı qiymətli böyümə üsulları. |
Epitaksial təbəqənin səth morfologiyasına nəzarət etmək çətindir. Avadanlıq eyni vaxtda birdən çox vafli epitaksiallaşdıra bilmir, kütləvi istehsalı məhdudlaşdırır. |
|
Molekulyar şüa epitaksial artım (MBE)
|
Müxtəlif SiC kristal epitaksial təbəqələri aşağı böyümə temperaturunda yetişdirilə bilər |
Avadanlıqların vakuum tələbləri yüksək və bahalıdır. Epitaksial təbəqənin yavaş böyümə sürəti |
|
Kimyəvi Buxar Çöküntüsü (CVD) |
Fabriklərdə kütləvi istehsal üçün ən vacib üsul. Qalın epitaksial təbəqələr böyüdükdə böyümə sürəti dəqiq idarə oluna bilər. |
SiC epitaksial təbəqələrində hələ də cihazın xüsusiyyətlərinə təsir edən müxtəlif qüsurlar var, buna görə də SiC üçün epitaksial böyümə prosesi davamlı olaraq optimallaşdırılmalıdır.（TaClazımdır, Semiceraya baxınTaC məhsulu) |
|
Buxarlanma artımı üsulu
|
SiC kristallarının çəkilməsi ilə eyni avadanlıqdan istifadə edərək, proses kristal çəkmədən bir qədər fərqlidir. Yetkin avadanlıq, aşağı qiymət |
SiC-nin qeyri-bərabər buxarlanması yüksək keyfiyyətli epitaksial təbəqələrin yetişdirilməsi üçün onun buxarlanmasından istifadəni çətinləşdirir. |
ŞEK. 2. Epitaksial təbəqənin əsas hazırlanma üsullarının müqayisəsi
Şəkil 2(b)-də göstərildiyi kimi, müəyyən əyilmə bucağı olan oxdan kənar {0001} substratda pilləli səthin sıxlığı daha böyük, pilləli səthin ölçüsü isə daha kiçikdir və kristal nüvələri yaratmaq asan deyil. addım səthində baş verir, lakin daha tez-tez addımın birləşmə nöqtəsində baş verir. Bu vəziyyətdə yalnız bir nüvə açarı var. Buna görə də, epitaksial təbəqə substratın yığılma qaydasını mükəmməl şəkildə təkrarlaya bilər və beləliklə, çox tipli birgə yaşama problemini aradan qaldırır.
ŞEK. 3. 4H-SiC pilləli nəzarət epitaksiya metodunun fiziki proses diaqramı
ŞEK. 4. 4H-SiC pilləli idarə olunan epitaksiya üsulu ilə CVD böyüməsi üçün kritik şərtlər
ŞEK. 5. 4H-SiC epitaksiyasında müxtəlif silisium mənbələri altında böyümə sürətlərinin müqayisəsi
Hal-hazırda silisium karbid epitaksi texnologiyası aşağı və orta gərginlikli tətbiqlərdə (məsələn, 1200 volt qurğular kimi) nisbətən yetkindir. Epitaksial təbəqənin qalınlığının vahidliyi, dopinq konsentrasiyasının vahidliyi və qüsur paylanması nisbətən yaxşı səviyyəyə çata bilər ki, bu da əsasən orta və aşağı gərginlikli SBD (Schottky diode), MOS (metal oksid yarımkeçirici sahə effekti tranzistoru), JBS () ehtiyaclarını ödəyə bilər. qovşaq diodu) və digər cihazlar.
Bununla belə, yüksək təzyiq sahəsində epitaksial vafli hələ də bir çox çətinlikləri aradan qaldırmalıdır. Məsələn, 10.000 volta tab gətirməli olan cihazlar üçün epitaksial təbəqənin qalınlığı təxminən 100μm olmalıdır. Aşağı gərginlikli cihazlarla müqayisədə, epitaksial təbəqənin qalınlığı və dopinq konsentrasiyasının vahidliyi, xüsusilə dopinq konsentrasiyasının vahidliyi çox fərqlidir. Eyni zamanda, epitaksial təbəqədəki üçbucaq qüsuru da cihazın ümumi performansını məhv edəcəkdir. Yüksək gərginlikli tətbiqlərdə, cihaz növləri epitaksial təbəqədə yüksək azlıq ömrü tələb edən bipolyar cihazlardan istifadə etməyə meyllidir, buna görə də azlıqların ömrünü yaxşılaşdırmaq üçün prosesi optimallaşdırmaq lazımdır.
Hazırda yerli epitaksiya əsasən 4 düym və 6 düym təşkil edir və böyük ölçülü silisium karbid epitaksiyasının nisbəti ildən-ilə artır. Silisium karbid epitaksial təbəqənin ölçüsü əsasən silisium karbid substratının ölçüsü ilə məhdudlaşır. Hazırda 6 düymlük silisium karbid substratı kommersiyalaşdırılıb, buna görə də silisium karbid epitaksial tədricən 4 düymdən 6 düymədək keçid edir. Silisium karbid substratının hazırlanması texnologiyasının davamlı təkmilləşdirilməsi və tutumun genişləndirilməsi ilə silisium karbid substratının qiyməti tədricən azalır. Epitaksial təbəqənin qiymətinin tərkibində substratın dəyərinin 50% -dən çoxunu təşkil edir, buna görə də substratın qiymətinin azalması ilə silisium karbid epitaksial təbəqənin qiymətinin də azalması gözlənilir.
Göndərmə vaxtı: 03 iyun 2024-cü il