የ SiC Epitaxial Growth ሂደት መሰረታዊ መግቢያ

ኤፒታክሲያል ንብርብ በ wafer ላይ በኤፒታክሲያል ሂደት የሚበቅለው የተወሰነ ነጠላ ክሪስታል ፊልም ሲሆን የንዑስ ፕላስተር ዋይፈር እና ኤፒታክሲያል ፊልም ኤፒታክሲያል ዋፈር ይባላሉ። የሲሊኮን ካርቦዳይድ ኤፒታክሲያል ንብርብር በኮንዳክቲቭ ሲሊኮን ካርባይድ ንጣፍ ላይ በማደግ የሲሊኮን ካርቢይድ ተመሳሳይነት ያለው ኤፒታክሲያል ዋይፋር ወደ ሾትኪ ዳዮዶች ፣ MOSFETs ፣ IGBTs እና ሌሎች የኃይል መሣሪያዎች ሊዘጋጅ ይችላል ፣ ከእነዚህም መካከል 4H-SiC substrate በብዛት ጥቅም ላይ ይውላል።

የሲሊኮን ካርቦይድ ሃይል መሳሪያ እና ባህላዊ የሲሊኮን ሃይል መሳሪያ የተለያዩ የማምረት ሂደት በመኖሩ በሲሊኮን ካርቦይድ ነጠላ ክሪስታል ቁሳቁስ ላይ በቀጥታ ሊሰራ አይችልም. ተጨማሪ ከፍተኛ-ጥራት epitaxial ቁሶች conductive ነጠላ ክሪስታል substrate ላይ ማደግ አለበት, እና epitaxial ንብርብር ላይ የተለያዩ መሳሪያዎች ማምረት አለበት. ስለዚህ, የ epitaxial ንብርብር ጥራት በመሣሪያው አፈጻጸም ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል. የተለያዩ የኃይል መሳሪያዎች አፈፃፀም መሻሻል ለኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት ፣ ለዶፒንግ ትኩረት እና ጉድለቶች ከፍተኛ መስፈርቶችን ያስቀምጣል።

ምስል 1. በዶፒንግ ትኩረት እና በዩኒፖላር መሳሪያ ኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት እና ቮልቴጅ መካከል ያለው ግንኙነት

የSIC epitaxial Layer ዝግጅት ዘዴዎች በዋናነት የትነት እድገት ዘዴ፣ ፈሳሽ ዙር ኤፒታክሲያል እድገት (LPE)፣ ሞለኪውላር ጨረር ኤፒታክሲያል እድገት (MBE) እና የኬሚካል ትነት ማስቀመጫ (CVD) ያካትታሉ። በአሁኑ ጊዜ የኬሚካል ትነት ማጠራቀሚያ (ሲቪዲ) በፋብሪካዎች ውስጥ ለትላልቅ ምርቶች ጥቅም ላይ የሚውል ዋና ዘዴ ነው.

ምስል 2. የ epitaxial ንብርብር ዋና ዝግጅት ዘዴዎችን ማወዳደር

በሥዕል 2(ለ) ላይ እንደሚታየው ከዘንግ ውጭ በሆነው ንጣፍ ላይ {0001} የተወሰነ የታጠፈ አንግል ያለው የእርምጃው ወለል ጥግግት ትልቅ ነው፣ እና የእርምጃው ወለል መጠን ትንሽ ነው፣ እና ክሪስታል ኒዩክሌሽን ቀላል አይደለም በደረጃው ላይ ይከሰታሉ, ነገር ግን ብዙ ጊዜ የሚከሰተው በደረጃው ውህደት ነጥብ ላይ ነው. በዚህ ሁኔታ, አንድ የኑክሌር ቁልፍ ብቻ አለ. ስለዚህ, የ epitaxial ንብርብ የንጣፉን የመደርደር ቅደም ተከተል በትክክል ሊደግም ይችላል, ስለዚህም የብዙ አይነት አብሮ የመኖር ችግርን ያስወግዳል.

ምስል 3. የ 4H-SiC የእርምጃ መቆጣጠሪያ ኤፒታክሲ ዘዴ አካላዊ ሂደት ንድፍ

ምስል 4. በ 4H-SiC ደረጃ ቁጥጥር የሚደረግ የኤፒታክሲ ዘዴ ለሲቪዲ እድገት ወሳኝ ሁኔታዎች

ምስል 5. በ 4H-SiC epitaxy ውስጥ በተለያዩ የሲሊኮን ምንጮች የእድገት ደረጃዎችን ማወዳደር

በአሁኑ ጊዜ የሲሊኮን ካርቦይድ ኤፒታክሲስ ቴክኖሎጂ በአነስተኛ እና መካከለኛ የቮልቴጅ አፕሊኬሽኖች (እንደ 1200 ቮልት መሳሪያዎች) በአንጻራዊነት የበሰለ ነው. የ epitaxial ንብርብር ውፍረት ወጥነት ፣ የዶፒንግ ማጎሪያ ተመሳሳይነት እና ጉድለት ስርጭት በአንጻራዊ ሁኔታ ጥሩ ደረጃ ላይ ሊደርስ ይችላል ፣ ይህም በመሠረቱ መካከለኛ እና ዝቅተኛ የቮልቴጅ SBD (Schottky diode) ፍላጎቶችን ሊያሟላ ይችላል ፣ MOS (የብረት ኦክሳይድ ሴሚኮንዳክተር መስክ ውጤት ትራንዚስተር) ፣ JBS ( መጋጠሚያ diode) እና ሌሎች መሳሪያዎች.

ነገር ግን, በከፍተኛ ግፊት መስክ, ኤፒታክሲያል ቫፈርስ አሁንም ብዙ ችግሮችን ማሸነፍ ያስፈልገዋል. ለምሳሌ, 10,000 ቮልት መቋቋም ለሚፈልጉ መሳሪያዎች, የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት 100μm ያህል መሆን አለበት. ከዝቅተኛ-ቮልቴጅ መሳሪያዎች ጋር ሲነጻጸር, የኤፒታክሲያል ሽፋን ውፍረት እና የዶፒንግ ክምችት ተመሳሳይነት በጣም የተለያየ ነው, በተለይም የዶፒንግ ክምችት ተመሳሳይነት. በተመሳሳይ ጊዜ, በ epitaxial ንብርብር ውስጥ ያለው የሶስት ማዕዘን ጉድለት የመሳሪያውን አጠቃላይ አፈፃፀም ያጠፋል. በከፍተኛ-ቮልቴጅ አፕሊኬሽኖች ውስጥ የመሳሪያ ዓይነቶች ባይፖላር መሳሪያዎችን ይጠቀማሉ, ይህም በ epitaxial Layer ውስጥ ከፍተኛ አናሳ ህይወትን የሚጠይቁ ናቸው, ስለዚህ አናሳውን የህይወት ዘመን ለማሻሻል ሂደቱን ማመቻቸት ያስፈልጋል.

በአሁኑ ጊዜ የአገር ውስጥ ኤፒታክሲው በዋናነት 4 ኢንች እና 6 ኢንች ነው፣ እና ትልቅ መጠን ያለው የሲሊኮን ካርቦዳይድ ኤፒታክሲ መጠን ከአመት አመት እየጨመረ ነው። የሲሊኮን ካርቦይድ ኤፒታክሲያል ሉህ መጠን በዋናነት በሲሊኮን ካርቦዳይድ ንጣፍ መጠን የተገደበ ነው። በአሁኑ ጊዜ ባለ 6-ኢንች የሲሊኮን ካርቦይድ ንጥረ ነገር ለገበያ ቀርቧል, ስለዚህ የሲሊኮን ካርቦይድ ኤፒታክሲያል ቀስ በቀስ ከ 4 ኢንች ወደ 6 ኢንች ይሸጋገራል. የሲሊኮን ካርቦይድ ንጣፍ ዝግጅት ቴክኖሎጂ እና የአቅም መስፋፋት ቀጣይነት ባለው መሻሻል ፣ የሲሊኮን ካርቦይድ ንጣፍ ዋጋ ቀስ በቀስ እየቀነሰ ነው። የ epitaxial ሉህ ዋጋ ስብጥር ውስጥ substrate ወጪ ከ 50%, ስለዚህ substrate ዋጋ ማሽቆልቆል ጋር, ሲሊከን carbide epitaxial ወረቀት ዋጋ ደግሞ መቀነስ ይጠበቃል.