La Baza Enkonduko de SiC Epitaxial Growth Process

Epitaxial tavolo estas specifa ununura kristala filmo kreskigita sur la oblato per ep·itaxial procezo, kaj la substratoblato kaj epitaxial filmo estas nomitaj epitaxial oblato. Kreskante la silicio-karburan epitaksian tavolon sur la konduktiva silicio-karbursubstrato, la siliciokarbura homogena epitaksia oblato povas esti plu preparita en Schottky-diodojn, MOSFETojn, IGBT-ojn kaj aliajn potencajn aparatojn, inter kiuj 4H-SiC-substrato estas la plej ofte uzata.

Pro la malsama procezo de fabrikado de silicia karbura potenca aparato kaj tradicia silicia potenca aparato, ĝi ne povas esti rekte fabrikita sur silicia karbura unukristala materialo. Pliaj altkvalitaj epitaksiaj materialoj devas esti kultivitaj sur la kondukta unukristala substrato, kaj diversaj aparatoj devas esti fabrikitaj sur la epitaksia tavolo. Tial, la kvalito de la epitaxial tavolo havas grandan influon sur la agado de la aparato. La plibonigo de la agado de malsamaj potencaj aparatoj ankaŭ prezentas pli altajn postulojn por la dikeco de epitaksia tavolo, dopa koncentriĝo kaj difektoj.

FIG. 1. Rilato inter dopa koncentriĝo kaj dikeco de epitaksia tavolo de unupolusa aparato kaj blokanta tensio

La preparmetodoj de SIC epitaxial tavolo ĉefe inkluzivas vaporiĝa kresko metodo, likva fazo epitaxial kresko (LPE), molekula trabo epitaxial kresko (MBE) kaj kemia vapora demetaĵo (CVD). Nuntempe, kemia vapordemetado (CVD) estas la ĉefa metodo uzata por grandskala produktado en fabrikoj.

FIG. 2. Komparo de ĉefaj preparmetodoj de epitaxial tavolo

Sur la ekster-aksa substrato {0001} kun certa kliniĝo-Angulo, kiel montrite en Figuro 2(b), la denseco de la paŝa surfaco estas pli granda, kaj la grandeco de la paŝosurfaco estas pli malgranda, kaj kristala nukleado ne facilas. okazas sur la paŝosurfaco, sed pli ofte okazas ĉe la kunfandpunkto de la paŝo. En ĉi tiu kazo, ekzistas nur unu nuklea ŝlosilo. Tial, la epitaksia tavolo povas perfekte reprodukti la stakordon de la substrato, tiel forigante la problemon de multtipa kunekzistado.

FIG. 3. Fizika proceza diagramo de 4H-SiC paŝa kontrolo epitaksia metodo

FIG. 4. Kritikaj kondiĉoj por CVD-kresko per 4H-SiC paŝo-kontrolita epitaksia metodo

FIG. 5. Komparo de kreskorapidecoj sub malsamaj siliciofontoj en 4H-SiC epitaksio

Nuntempe, silicio-karbura epitaksia teknologio estas relative matura en malaltaj kaj meztensiaj aplikoj (kiel ekzemple 1200 voltaj aparatoj). La dika unuformeco, dopa koncentriĝo unuformeco kaj difekta distribuo de la epitaxial tavolo povas atingi relative bonan nivelon, kiu povas esence renkonti la bezonojn de meza kaj malalta tensio SBD (Schottky-diodo), MOS (metaloksida duonkonduktaĵo kampa efiko transistoro), JBS ( krucvoja diodo) kaj aliaj aparatoj.

Tamen, en la kampo de alta premo, epitaksiaj oblatoj ankoraŭ bezonas venki multajn defiojn. Ekzemple, por aparatoj kiuj devas elteni 10,000 voltojn, la dikeco de la epitaksia tavolo devas esti proksimume 100μm. Kompare kun malalttensiaj aparatoj, la dikeco de la epitaksia tavolo kaj la unuformeco de la dopa koncentriĝo estas multe malsamaj, precipe la unuformeco de la dopa koncentriĝo. Samtempe, la triangula difekto en la epitaksia tavolo ankaŭ detruos la ĝeneralan rendimenton de la aparato. En alttensiaj aplikoj, aparatoj emas uzi dupolusajn aparatojn, kiuj postulas altan malplimultan vivdaŭron en la epitaksia tavolo, do la procezo devas esti optimumigita por plibonigi la malplimultan vivdaŭron.

Nuntempe, la hejma epitaksio estas ĉefe 4 coloj kaj 6 coloj, kaj la proporcio de grandgranda silicio-karbura epitaksio kreskas jaron post jaro. La grandeco de silicio-karbura epitaksia folio estas plejparte limigita de la grandeco de silicio-karbura substrato. Nuntempe, la 6-cola siliciokarbura substrato estis komercigita, do la silicio-karbura epitaksio iom post iom transiras de 4 coloj al 6 coloj. Kun la kontinua plibonigo de la teknologio de preparado de substrato de silicio kaj kapablo ekspansio, la prezo de la substrato de silicio-karburo iom post iom malpliiĝas. En la konsisto de la prezo de la epitaksia folio, la substrato okupas pli ol 50% de la kosto, do kun la malkresko de la prezo de la substrato, la prezo de la epitaksia folio ankaŭ atendas malpliiĝi.