SiC эпитаксиалдык өсүү процессинин негизги кириши

Эпитаксиалдык катмар - эпитаксиалдык процесс менен пластинкада өстүрүлгөн белгилүү бир монокристалл пленкасы, ал эми субстрат пластинкасы жана эпитаксиалдык пленка эпитаксиалдык пластинка деп аталат. Кремний карбидинин эпитаксиалдык катмарын өткөрүүчү кремний карбидинин субстратында өстүрүү менен, кремний карбидинин бир тектүү эпитаксиалдык пластинасын андан ары Schottky диоддоруна, MOSFETs, IGBTs жана башка күч түзүлүштөрүнө даярдоого болот, алардын арасында 4H-SiC субстраты көбүнчө колдонулат.

Кремний карбидинин электр аппаратынын жана салттуу кремний кубаттуулугунун ар кандай өндүрүш процессинен улам, аны кремний карбидинин монокристалл материалында түздөн-түз жасоого болбойт. Кошумча жогорку сапаттагы эпитаксиалдык материалдар өткөргүч монокристалл субстратында өстүрүлүшү керек, ал эми эпитаксиалдык катмарда ар кандай аппараттар жасалышы керек. Демек, эпитаксиалдык катмардын сапаты аппараттын иштешине чоң таасирин тийгизет. Ар кандай кубаттуу түзүлүштөрдүн иштешинин жакшырышы эпитаксиалдык катмардын калыңдыгына, допинг концентрациясына жана кемчиликтерге дагы жогорку талаптарды коёт.

FIG. 1. Допинг концентрациясынын жана униполярдуу түзүлүштүн эпитаксиалдык катмарынын калыңдыгы менен блокировкалык чыңалуу ортосундагы байланыш

SIC эпитаксиалдык катмарын даярдоо ыкмалары негизинен буулануу өсүү ыкмасын, суюк фазадагы эпитаксиалдык өсүштү (LPE), молекулярдык нурдун эпитаксиалдык өсүшүн (MBE) жана химиялык бууну (CVD) камтыйт. Азыркы учурда заводдордо ири көлөмдөгү өндүрүш үчүн колдонулган негизги ыкма химиялык бууларды түшүрүү (CVD) болуп саналат.

FIG. 2. Эпитаксиалдык катмарды даярдоонун негизги ыкмаларын салыштыруу

2(b)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, белгилүү бир кыйшаюу бурчу бар {0001} огунан тышкаркы субстратта тепкич бетинин тыгыздыгы чоңураак, ал эми тепкич бетинин өлчөмү кичирээк жана кристалл нуклеациясын түзүү оңой эмес. тепкич бетинде пайда болот, бирок көбүнчө кадамдын кошулган жеринде пайда болот. Бул учурда, бир гана ядролук ачкыч бар. Демек, эпитаксиалдык катмар субстраттын катмарлануу тартибин эң сонун кайталай алат, ошону менен көп типтүү жанаша жашоо көйгөйүн жок кылат.

FIG. 3. 4H-SiC баскычтуу башкаруунун эпитаксиялык ыкмасынын физикалык процессинин диаграммасы

FIG. 4. 4H-SiC кадам-башкарылган эпитаксиялык ыкмасы менен CVD өсүшү үчүн маанилүү шарттар

FIG. 5. 4H-SiC эпитаксисиндеги ар кандай кремний булактарында өсүү темптерин салыштыруу

Азыркы учурда, кремний карбид epitaxy технологиясы төмөн жана орто чыңалуу колдонмолордо (мисалы, 1200 вольт түзмөктөр) салыштырмалуу жетилген. Эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы, допинг концентрациясынын бирдейлиги жана дефекттик бөлүштүрүлүшү салыштырмалуу жакшы деңгээлге жетиши мүмкүн, ал негизинен орто жана төмөнкү чыңалуу SBD (Шоттки диод), MOS (металл оксиди жарым өткөргүч талаа эффектиси транзистору), JBS ( туташтыргыч диод) жана башка приборлор.

Бирок, жогорку басым чөйрөсүндө, эпитаксиалдык пластиналар дагы эле көптөгөн кыйынчылыктарды жеңүү керек. Мисалы, 10 000 вольтка туруштук бериши керек болгон түзүлүштөр үчүн эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы болжол менен 100μm болушу керек. Төмөн вольттуу приборлор менен салыштырганда эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы жана допинг концентрациясынын бирдейлиги бир топ айырмаланат, өзгөчө допинг концентрациясынын бирдейлиги. Ошол эле учурда, эпитаксиалдык катмардагы үч бурчтук кемчилиги да аппараттын жалпы иштешин жок кылат. Жогорку вольттуу тиркемелерде түзмөктүн түрлөрү эпитаксиалдык катмарда азчылыктын жогорку өмүрүн талап кылган биполярдык түзүлүштөрдү колдонушат, ошондуктан азчылыктын иштөө мөөнөтүн жакшыртуу үчүн процессти оптималдаштыруу керек.

Азыркы учурда, ички epitaxy негизинен 4 дюйм жана 6 дюйм жана ири өлчөмдөгү кремний карбид эпитаксисинин үлүшү жылдан-жылга өсүп жатат. кремний карбид эпитаксиалдык барактын өлчөмү негизинен кремний карбид субстрат өлчөмү менен чектелген. Азыркы учурда, 6 дюймдук кремний карбид субстраты коммерциялаштырылган, ошондуктан кремний карбиди эпитаксиалдык акырындык менен 4 дюймдан 6 дюймга өтүп жатат. кремний карбид субстрат даярдоо технологиясы жана кубаттуулугу кеңейтүү үзгүлтүксүз жакшыртуу менен, кремний карбид субстрат баасы акырындык менен төмөндөп жатат. Эпитаксиалдык барактын баасынын курамында субстрат нарктын 50% дан ашыгын түзөт, ошондуктан субстраттын баасынын төмөндөшү менен кремний карбидинин эпитаксиалдык барактын баасынын да төмөндөшү күтүлүүдө.