Grunnkynning á SiC epitaxial vaxtarferli

Epitaxial lag er tiltekin eins kristalsfilma sem ræktuð er á skífunni með ep·itaxial ferli, og undirlagsskífan og epitaxial filman eru kölluð epitaxial obláta.Með því að rækta kísilkarbíð þekjulagið á leiðandi kísilkarbíð undirlaginu er hægt að útbúa kísilkarbíð einsleita epitaxial diskinn frekar í Schottky díóða, MOSFET, IGBT og önnur afltæki, þar á meðal 4H-SiC hvarfefni er oftast notað.

Vegna mismunandi framleiðsluferlis kísilkarbíðorkubúnaðar og hefðbundins kísilorkubúnaðar er ekki hægt að framleiða það beint á kísilkarbíð einskristal efni.Viðbótar hágæða epitaxial efni verður að rækta á leiðandi einskristal undirlaginu og ýmis tæki verða að vera framleidd á epitaxial laginu.Þess vegna hafa gæði epitaxial lagsins mikil áhrif á frammistöðu tækisins.Umbætur á afköstum mismunandi afltækja setja einnig fram hærri kröfur um þykkt epitaxial lags, lyfjaþéttni og galla.

MYND.1. Tengsl á milli lyfjagjafarstyrks og þykktar epitaxiallags einpóla tækisins og blokkunarspennu

Undirbúningsaðferðir SIC epitaxial lagsins fela aðallega í sér uppgufun vaxtaraðferð, fljótandi fasa epitaxial vöxt (LPE), sameinda geisla epitaxial vöxt (MBE) og efnagufuútfellingu (CVD).Sem stendur er kemísk gufuútfelling (CVD) aðalaðferðin sem notuð er við stórframleiðslu í verksmiðjum.

MYND.2. Samanburður á helstu undirbúningsaðferðum epitaxial lags

Á óásnum {0001} undirlagi með ákveðnu hallahorni, eins og sýnt er á mynd 2(b), er þéttleiki þrepayfirborðsins meiri og stærð þrepayfirborðsins er minni og kristalkjarnamyndun er ekki auðvelt að eiga sér stað á þrepayfirborðinu, en gerist oftar á samrunapunkti þrepsins.Í þessu tilviki er aðeins einn kjarnalykill.Þess vegna getur epitaxial lagið fullkomlega endurtekið stöflunarröð undirlagsins, þannig að útrýma vandamálinu við fjölgerða sambúð.

MYND.3. Líkamlegt ferli skýringarmynd 4H-SiC skref stjórna epitaxy aðferð

MYND.4. Mikilvægar aðstæður fyrir CVD vöxt með 4H-SiC þrepa-stýrðri epitaxy aðferð

MYND.5. Samanburður á vaxtarhraða undir mismunandi kísilgjafa í 4H-SiC epitaxy

Sem stendur er kísilkarbíð-epitaxy tækni tiltölulega þroskuð í lág- og meðalspennuforritum (svo sem 1200 volta tækjum).Einsleitni þykktar, einsleitni lyfjaþéttni og galladreifing epitaxiallagsins getur náð tiltölulega góðu stigi, sem getur í grundvallaratriðum uppfyllt þarfir mið- og lágspennu SBD (Schottky díóða), MOS (málmoxíð hálfleiðara sviðsáhrif smári), JBS ( tengidíóða) og önnur tæki.

Hins vegar, á sviði háþrýstings, þurfa epitaxial oblátur enn að sigrast á mörgum áskorunum.Til dæmis, fyrir tæki sem þurfa að þola 10.000 volt, þarf þykkt epitaxial lagsins að vera um 100μm.Í samanburði við lágspennutæki er þykkt epitaxiallagsins og einsleitni lyfjaþéttni mjög mismunandi, sérstaklega einsleitni lyfjaþéttni.Á sama tíma mun þríhyrningur gallinn í epitaxial laginu einnig eyðileggja heildarframmistöðu tækisins.Í háspennuforritum hafa gerðir tækja tilhneigingu til að nota tvískauta tæki, sem krefjast mikils minnihlutalíftíma í epitaxial laginu, þannig að ferlið þarf að fínstilla til að bæta líftíma minnihlutahópsins.

Á þessari stundu er innlenda epitaxy aðallega 4 tommur og 6 tommur og hlutfall stórstærðar kísilkarbíð epitaxy eykst ár frá ári.Stærð epitaxial kísilkarbíðs er aðallega takmörkuð af stærð kísilkarbíð undirlags.Sem stendur hefur 6 tommu kísilkarbíð hvarfefnið verið markaðssett, þannig að kísilkarbíð þekjuefnið er smám saman að breytast úr 4 tommu til 6 tommu.Með stöðugri endurbót á tækni til að undirbúa kísilkarbíð undirlag og stækkun afkastagetu, lækkar verð á kísilkarbíð undirlagi smám saman.Í samsetningu verðs á epitaxial lakinu er undirlagið meira en 50% af kostnaði, þannig að með lækkun undirlagsverðs er einnig gert ráð fyrir að verð á kísilkarbíð epitaxial lak lækki.