Epitaksiale laach is in spesifike single crystal film groeid op 'e wafer troch ep · itaxial proses, en de substraat wafer en epitaxial film wurde neamd epitaxial wafer. Troch it groeien fan de silisiumkarbid-epitaksiale laach op it liedende silisiumkarbidsubstraat, kin de silisiumkarbid-homogeen epitaksiale wafer fierder wurde taret yn Schottky-diodes, MOSFET's, IGBT's en oare krêftapparaten, wêrby't 4H-SiC-substraat it meast brûkt wurdt.
Fanwegen it ferskillende fabrikaazjeproses fan silisiumkarbid-krêftapparaat en tradisjoneel silisium-krêftapparaat, kin it net direkt wurde makke op silisiumkarbid-ienkristalmateriaal. Oanfoljende epitaksiale materialen fan hege kwaliteit moatte wurde groeid op it liedende ienkristlike substraat, en ferskate apparaten moatte wurde produsearre op 'e epitaksiale laach. Dêrom hat de kwaliteit fan 'e epitaksiale laach grutte ynfloed op' e prestaasjes fan it apparaat. De ferbettering fan 'e prestaasjes fan ferskate machtapparaten stelt ek hegere easken foar de dikte fan' e epitaksiale laach, dopingkonsintraasje en defekten.
FIG. 1. Relaasje tusken dopingkonsintraasje en dikte fan epitaksiale laach fan unipolar apparaat en blokkearjende spanning
De tariedingmetoaden fan SIC epitaksiale laach omfetsje benammen metoade foar ferdamping, epitaksiale groei fan floeibere faze (LPE), epitaksiale groei fan molekulêre beam (MBE) en gemyske dampdeposysje (CVD). Op it stuit is gemyske dampdeposysje (CVD) de wichtichste metoade dy't brûkt wurdt foar grutskalige produksje yn fabriken.
| Tarieding metoade | Foardielen fan it proses | Neidielen fan it proses |
|
Flüssige faze epitaksiale groei
(LPE)
|
Ienfâldige apparatuereasken en metoaden foar lege groei. |
It is dreech om de oerflakmorfology fan 'e epitaksiale laach te kontrolearjen. De apparatuer kin net meardere wafels tagelyk epitaxialisearje, wat massaproduksje beheine. |
|
Molecular Beam Epitaxial Growth (MBE)
|
Ferskillende SiC kristal epitaksiale lagen kinne wurde groeid by lege groei temperatueren |
Equipment fakuüm easken binne heech en kostber. Stadige groei fan epitaksiale laach |
|
Chemical Vapor Deposition (CVD) |
De wichtichste metoade foar massa produksje yn fabriken. Groeisnelheid kin krekt wurde regele by it groeien fan dikke epitaksiale lagen. |
SiC epitaksiale lagen hawwe noch ferskate defekten dy't de skaaimerken fan it apparaat beynfloedzje, dus it epitaksiale groeiproses foar SiC moat kontinu optimisearre wurde.（TaCnedich, sjoch SemiceraTaC produkt） |
|
Ferdamping groei metoade
|
It brûken fan deselde apparatuer as SiC kristal pulling, it proses is wat oars as kristal pulling. Mature apparatuer, lege kosten |
Unjildiche ferdamping fan SiC makket it lestich om har ferdamping te brûken om epitaksiale lagen fan hege kwaliteit te groeien |
FIG. 2. Fergeliking fan wichtichste tarieding metoaden fan epitaxial laach
Op de off-axis {0001} substraat mei in bepaalde tilt Hoek, lykas werjûn yn figuer 2 (b), de tichtheid fan 'e stap oerflak is grutter, en de grutte fan' e stap oerflak is lytser, en crystal nucleation is net maklik te foarkomme op 'e stap oerflak, mar faker komt op it gearfoegjen punt fan' e stap. Yn dit gefal is der mar ien nucleating kaai. Dêrom kin de epitaksiale laach de stapelfolchoarder fan it substraat perfekt replikearje, sadat it probleem fan multi-type gearhing elimineert.
FIG. 3. Fysike proses diagram fan 4H-SiC stap kontrôle epitaksy metoade
FIG. 4. Critical betingsten foar CVD groei troch 4H-SiC stap-kontrolearre epitaksy metoade
FIG. 5. Fergeliking fan groei tariven ûnder ferskillende silisium boarnen yn 4H-SiC epitaksy
Op it stuit is silisiumkarbidepitaksytechnology relatyf folwoeksen yn tapassingen mei lege en medium spanning (lykas 1200 volt apparaten). De dikte uniformiteit, doping konsintraasje uniformiteit en defekt distribúsje fan de epitaxial laach kin berikke in relatyf goed nivo, dat kin yn prinsipe foldwaan oan de behoeften fan middelste en lege spanning SBD (Schottky diode), MOS (metaal okside semiconductor fjild effekt transistor), JBS ( junction diode) en oare apparaten.
Op it mêd fan hege druk moatte epitaksiale wafels lykwols noch in protte útdagings oerwinne. Bygelyks, foar apparaten dy't 10.000 volt wjerstean moatte, moat de dikte fan 'e epitaksiale laach sawat 100μm wêze. Yn ferliking mei leechspanningsapparaten binne de dikte fan 'e epitaksiale laach en de unifoarmens fan 'e dopingkonsintraasje folle oars, benammen de unifoarmens fan 'e dopingkonsintraasje. Tagelyk sil it trijehoekdefekt yn 'e epitaksiale laach ek de totale prestaasjes fan it apparaat ferneatigje. Yn heechspanningsapplikaasjes hawwe apparaattypen de neiging om bipolêre apparaten te brûken, dy't in hege minderheidslibben yn 'e epitaksiale laach fereaskje, sadat it proses moat wurde optimalisearre om it libben fan' e minderheid te ferbetterjen.
Op it stuit is de ynlânske epitaksy foaral 4 inch en 6 inch, en it oanpart fan grutte silisiumkarbidepitaxy nimt jier nei jier ta. De grutte fan silisiumkarbid epitaksiale blêd wurdt benammen beheind troch de grutte fan silisiumkarbidsubstraat. Op it stuit is it 6-inch silisiumkarbidsubstraat kommersjalisearre, sadat it silisiumkarbideeptaksiaal stadichoan oergiet fan 4 inch nei 6 inch. Mei de trochgeande ferbettering fan silisiumcarbid substraat tarieding technology en kapasiteit útwreiding, de priis fan silisium carbide substraat wurdt stadichoan ôfnimme. Yn 'e gearstalling fan' e priis fan 'e epitaksiale blêd is it substraat mear as 50% fan' e kosten, dus mei de delgong fan 'e substraatpriis, wurdt de priis fan silisiumkarbid epitaksiale plaat ek ferwachte te ferminderjen.
Post tiid: Jun-03-2024