Perkenalan Dasar Prosés Tumuwuh Epitaxial SiC

Lapisan epitaxial nyaéta pilem kristal tunggal husus tumuwuh dina wafer ku prosés ep·itaxial, sarta wafer substrat jeung pilem epitaxial disebut wafer epitaxial. Ku tumuwuh lapisan epitaxial silikon carbide dina substrat silikon carbide conductive, wafer epitaxial homogen silikon carbide bisa salajengna disiapkeun kana diodes Schottky, MOSFETs, IGBTs jeung alat kakuatan séjén, diantara nu substrat 4H-SiC paling ilahar dipake.

Kusabab tina prosés manufaktur béda alat kakuatan silikon carbide jeung alat kakuatan silikon tradisional, éta teu bisa langsung fabricated on silikon carbide bahan kristal tunggal. Bahan epitaxial kualitas luhur tambahan kedah ditumbuh dina substrat kristal tunggal konduktif, sareng sababaraha alat kedah diproduksi dina lapisan epitaxial. Ku alatan éta, kualitas lapisan epitaxial boga pangaruh hébat kana kinerja alat. Perbaikan kinerja alat kakuatan anu béda ogé nyayogikeun syarat anu langkung luhur pikeun ketebalan lapisan epitaxial, konsentrasi doping sareng cacad.

BUAH ARA. 1. Hubungan antara konsentrasi doping sareng ketebalan lapisan epitaxial alat unipolar sareng tegangan blocking

Métode persiapan lapisan epitaxial SIC utamana ngawengku métode pertumbuhan évaporasi, fase cair pertumbuhan epitaxial (LPE), pertumbuhan epitaxial molekular beam (MBE) jeung déposisi uap kimia (CVD). Ayeuna, déposisi uap kimia (CVD) mangrupikeun metode utama anu dianggo pikeun produksi skala ageung di pabrik.

BUAH ARA. 2. Babandingan métode persiapan utama lapisan epitaxial

Dina off-axis {0001} substrat kalawan Angle Dengdekkeun tangtu, ditémbongkeun saperti dina Gambar 2(b), dénsitas beungeut hambalan leuwih badag, sarta ukuran beungeut hambalan leuwih leutik, sarta nucleation kristal henteu gampang. lumangsung dina beungeut hambalan, tapi leuwih mindeng lumangsung dina titik merging tina hambalan. Dina hal ieu, ngan aya hiji konci nukleasi. Ku alatan éta, lapisan epitaxial sampurna bisa ngayakeun réplikasi susunan stacking substrat, sahingga ngaleungitkeun masalah coexistence multi-tipe.

BUAH ARA. 3. diagram prosés fisik 4H-SiC hambalan kontrol metoda epitaxy

BUAH ARA. 4. kaayaan kritis pikeun tumuwuh CVD ku 4H-SiC step-dikawasa métode epitaxy

BUAH ARA. 5. Babandingan laju tumuwuh dina sumber silikon béda dina 4H-SiC epitaxy

Ayeuna, téknologi epitaksi silikon karbida rélatif dewasa dina aplikasi tegangan lemah sareng sedeng (sapertos alat 1200 volt). The uniformity ketebalan, uniformity konsentrasi doping sarta sebaran cacad tina lapisan epitaxial bisa ngahontal tingkat rélatif alus, nu dasarna bisa minuhan kaperluan tegangan tengah jeung low SBD (Schottky diode), MOS (logam oksida semikonduktor pangaruh médan transistor), JBS ( dioda simpang) sareng alat-alat anu sanés.

Sanajan kitu, dina widang tekanan tinggi, wafers epitaxial masih kudu nungkulan loba tantangan. Salaku conto, pikeun alat anu kedah tahan 10.000 volt, ketebalan lapisan epitaxial kedah sakitar 100μm. Dibandingkeun sareng alat-alat tegangan-rendah, ketebalan lapisan epitaxial sareng keseragaman konsentrasi doping béda-béda, khususna keseragaman konsentrasi doping. Dina waktu nu sarua, cacad segitiga dina lapisan epitaxial ogé bakal ngancurkeun kinerja sakabéh alat. Dina aplikasi tegangan tinggi, jenis alat condong ngagunakeun alat bipolar, nu merlukeun hirupna minoritas tinggi dina lapisan epitaxial, jadi prosesna perlu dioptimalkeun pikeun ngaronjatkeun umur minoritas.

Ayeuna, epitaxy domestik utamana 4 inci sarta 6 inci, sarta proporsi badag-ukuran silikon carbide epitaxy ieu ngaronjatkeun unggal taun. Ukuran lambar epitaxial silikon carbide utamana diwatesan ku ukuran substrat silikon carbide. Ayeuna, substrat silikon carbide 6 inci geus commercialized, jadi epitaxial silikon carbide ieu laun transitioning ti 4 inci nepi ka 6 inci. Kalayan paningkatan kontinyu téknologi persiapan substrat silikon karbida sareng ékspansi kapasitas, harga substrat karbida silikon laun-laun turun. Dina komposisi harga lambar epitaxial, substrat nyumbangkeun langkung ti 50% tina biaya, janten kalayan turunna harga substrat, harga lambar epitaxial silikon karbida ogé diperkirakeun turun.