Apa pertumbuhan epitaxial sing dikontrol langkah?

Minangka salah sawijining teknologi inti kanggo persiyapan piranti Power SIC, kualitas Epitexy sing thukul dening teknologi pertumbuhan Epitoxial bakal langsung mengaruhi kinerja piranti SIC. Saiki, teknologi wutah Epitstram SIC Epitstram paling utama yaiku deposisi uap kimia (CVD).

Ana akeh poltimype kristal sing stabil. Mulane, supaya bisa nambah lapisan wutah epitoxial kanggo ndarbeni poltimype kristal khusus sakaSIC landasan, perlu kanggo nransfer informasi susunan atom telung dimensi saka substrat menyang lapisan wutah epitaxial, lan iki mbutuhake sawetara cara khusus. Hiroyuki Matsunami, profesor emeritus Universitas Kyoto, lan liya-liyane ngusulake teknologi pertumbuhan epitaxial SiC, sing nindakake deposisi uap kimia (CVD) ing bidang kristal indeks rendah substrat SiC ing arah sudut cilik ing kahanan pertumbuhan sing cocog. Cara teknis iki uga disebut metode pertumbuhan epitaxial sing dikontrol langkah.

Figure 1 nuduhake carane nindakake wutah epitaxial SiC dening langkah-kontrol cara wutah epitaxial. Lumahing substrat SiC sing resik lan ora amba dibentuk dadi lapisan langkah-langkah, lan tingkat molekul lan struktur tabel dipikolehi. Nalika gas bahan mentah dienal, bahan mentah diwenehake menyang permukaan substrat SiC, lan bahan mentah sing obah ing meja dijupuk kanthi langkah-langkah kanthi urutan. Nalika bahan mentahan dijupuk mbentuk noto konsisten karo polytype kristal sakaSIC landasanIng posisi sing cocog, lapisan epitoxial sukses ngetrapake polypype kristal khusus saka landasan SIC.

Gambar 1: Wutah Epitrat saka epitrat karo Angle off-off (0001)

Mesthi wae, bisa uga ana masalah karo teknologi pertumbuhan Epitoxial step. Yen kahanan tuwuh ora cocog karo kahanan sing cocog, bahan mentah bakal nukleate lan ngasilake kristal ing meja, sing bakal ngasilake wutah polytype kristal sing beda-beda supaya gagal tuwuh. Yen polypeEgEpes katon ing lapisan epitoxial, piranti semikonduktor bisa uga ditinggalake cacat fatal. Mula, ing teknologi pertumbuhan epitoxial step-control, tingkat defleksi kudu dirancang kanggo nggawe jembaré langkah tekan ukuran sing cukup. Ing wektu sing padha, konsentrasi bahan-bahan mentah lan bahan-bahan C mentah ing gas material, suhu tuwuhing lan kahanan liyane uga kudu nemoni kahanan kanggo pambentukan kristal ing langkah-langkah. Saiki, lumahing utamaSubstrate SIC Tipe 4hIng pasar nampilake lumahing deflection deflection 4 °, sing bisa nyukupi kaluputan karo teknologi pertumbuhan Epitoxial sing dikontrol maneh lan nambah jumlah wafers sing dipikolehi saka boule.

Hidrogen sing dhuwur banget digunakake minangka operator ing metode deposisi kimia kanggo wutah Sic Epitoxial, lan bahan mentah kayata C3H8 minangka bahan mentah sing mesthi diopeni 1500-1600 ℃. Ing suhu 1500-1600 ° C, yen suhu tembok jero peralatan kasebut ora cukup dhuwur, efisiensi suplai bahan mentah ora bakal luwih apik, mula kudu nggunakake reaktor tembok sing panas. Ana macem-macem jinis peralatan pertumbuhan Epitoxial, kalebu vertikal, horisontal, multi-wafer lan siji-waferJinis. Angka 2, 3 lan 4 nuduhake konfigurasi gas lan konfigurasi substrat saka reaktor bagean telung jinis peralatan wutah epitoxial SIC.

Gambar 2 Rotasi lan Revolusi Multi-Chip

Gambar 3 Revolusi multi-chip

Gambar 4 Single chip

Ana sawetara titik utama sing kudu dipikirake supaya bisa nggayuh produksi massal saka epitoxial: keseragaman ketebalan layon epitarix, bledug, ngasilake, frekuensi panggantos komponen, lan gampang pangopènan. Antarane, keseragaman doping konsentrasi bakal mengaruhi distribusi tahan voltase piranti, saéngga keseragaman permukaan wafer, kumpulan lan kumpulan dhuwur banget. Kajaba iku, produk reaksi sing dipasang ing komponen ing reaktor lan sistem exhaust sajrone proses wutah bakal dadi sumber bledug, lan cara mbusak pethi iki uga minangka arah riset sing penting.

Sawise wutah epitaxial SiC, lapisan kristal tunggal SiC kemurnian dhuwur sing bisa digunakake kanggo ngasilake piranti listrik. Kajaba iku, liwat wutah epitaxial, dislokasi bidang basal (BPD) sing ana ing substrat uga bisa diowahi dadi dislokasi pinggiran threading (TED) ing antarmuka lapisan substrat / drift (pirsani Gambar 5). Nalika arus bipolar mili liwat, BPD bakal ngalami expansion fault tumpukan, asil ing degradasi karakteristik piranti kayata tambah ing-resistance. Nanging, sawise BPD diowahi dadi TED, karakteristik listrik piranti kasebut ora bakal kena pengaruh. Wutah epitaxial bisa nyuda degradasi piranti sing disebabake dening arus bipolar.

Gambar 5: BPD substrat SiC sadurunge lan sawise wutah epitaxial lan bagean silang TED sawise konversi

Ing wutah epitaxial SiC, lapisan buffer asring dilebokake ing antarane lapisan drift lan substrate. Lapisan buffer kanthi konsentrasi doping tipe-n sing dhuwur bisa ningkatake rekombinasi operator minoritas. Kajaba iku, lapisan buffer uga nduweni fungsi konversi basal plane dislocation (BPD), sing nduwe pengaruh gedhe marang biaya lan minangka teknologi manufaktur piranti sing penting banget.