D'Basis Aféierung vum SiC Epitaxial Wuesstumsprozess

Epitaxial Schicht ass e spezifeschen eenzege Kristallfilm deen op der Wafer duerch epitaxial Prozess ugebaut gëtt, an de Substratwafer an den epitaxiale Film ginn epitaxial Wafer genannt. Andeems Dir d'Silisiumkarbid Epitaxialschicht op dem konduktiven Siliziumkarbidsubstrat wuessen, kann de Siliziumkarbid homogene Epitaxialwafer weider a Schottky Dioden, MOSFETs, IGBTs an aner Kraaftgeräter virbereet ginn, ënner deenen 4H-SiC Substrat am meeschte benotzt gëtt.

Wéinst dem verschiddene Fabrikatiounsprozess vum Siliziumkarbid Kraaftapparat an traditionellem Siliziumkraaftapparat, kann et net direkt op Siliziumkarbid Eenkristallmaterial fabrizéiert ginn. Zousätzlech héichqualitativ epitaxial Materialien mussen op de konduktiven Eenkristallsubstrat ugebaut ginn, a verschidde Geräter mussen op der epitaxialer Schicht hiergestallt ginn. Dofir huet d'Qualitéit vun der epitaxialer Schicht e groussen Afloss op d'Leeschtung vum Apparat. D'Verbesserung vun der Leeschtung vu verschiddene Kraaftapparater stellt och méi héich Ufuerderunge fir d'Dicke vun der epitaxialer Schicht, Dopingkonzentratioun a Mängel.

FIG. 1. Relatioun tëscht Doping Konzentratioun an Dicke vun epitaxial Schicht vun unipolare Apparat a Spär Volt

D'Virbereedungsmethoden vun der SIC epitaxialer Schicht enthalen haaptsächlech Verdampungswachstumsmethod, Flëssegphase Epitaxialwachstum (LPE), molekulare Strahlepitaxialwachstum (MBE) a chemesch Dampdepositioun (CVD). Am Moment ass chemesch Dampdepositioun (CVD) d'Haaptmethod déi fir grouss Produktioun a Fabriken benotzt gëtt.

FIG. 2. Verglach vun Haaptrei Virbereedung Methoden vun epitaxial Layer

Op der Off-Achs {0001} Substrat mat engem gewëssen Neigungswinkel, wéi an der Figur 2(b) gewisen, ass d'Dicht vun der Schrëttfläch méi grouss, an d'Gréisst vun der Schrëttfläch ass méi kleng, an d'Kristallnukleatioun ass net einfach ze maachen geschéien op der Schrëtt Uewerfläch, awer méi oft geschitt um Fusiounspunkt vun der Schrëtt. An dësem Fall gëtt et nëmmen een nukleéierende Schlëssel. Dofir kann d'Epitaxialschicht d'Stackbestellung vum Substrat perfekt replizéieren, sou datt de Problem vun der Multi-Typ Zesummeliewen eliminéiert gëtt.

FIG. 3. Kierperlech Prozess Diagramm vun 4H-SiC Schrëtt Kontroll epitaxy Method

FIG. 4. Kritesch Konditiounen fir CVD Wuesstem vun 4H-SiC Schrëtt-kontrolléiert Epitaxy Method

FIG. 5. Verglach vu Wuesstumsraten ënner verschiddene Siliziumquellen an der 4H-SiC Epitaxie

Am Moment ass Siliziumkarbid-Epitaxie Technologie relativ reift an niddereg- a mëttelspannungsanwendungen (wéi 1200 Volt Geräter). D'Dicke-Uniformitéit, d'Dopingkonzentratiounsuniformitéit an d'Defektverdeelung vun der epitaxialer Schicht kënnen e relativ gudden Niveau erreechen, wat am Fong d'Bedierfnesser vum Mëttel- an Nidderspannungs SBD (Schottky Diode), MOS (Metalloxid Hallefleitfeldeffekttransistor), JBS ( junction diode) an aner Apparater.

Wéi och ëmmer, am Beräich vum Héichdrock mussen epitaxial Wafere nach ëmmer vill Erausfuerderunge iwwerwannen. Zum Beispill, fir Apparater déi 10.000 Volt widderstoen mussen, muss d'Dicke vun der epitaxialer Schicht ongeféier 100μm sinn. Am Verglach mat Low-Volt-Geräter sinn d'Dicke vun der Epitaxialschicht an d'Uniformitéit vun der Dopingkonzentratioun vill anescht, besonnesch d'Uniformitéit vun der Dopingkonzentratioun. Zur selwechter Zäit wäert den Dräieckdefekt an der epitaxialer Schicht och d'Gesamtleistung vum Apparat zerstéieren. An Héichspannungsapplikatiounen tendéieren d'Apparattypen bipolare Geräter ze benotzen, déi eng héich Minoritéitsdauer an der epitaxialer Schicht erfuerderen, sou datt de Prozess muss optimiséiert ginn fir d'Minoritéitsdauer ze verbesseren.

Am Moment ass d'Hausepitaxie haaptsächlech 4 Zoll a 6 Zoll, an den Undeel vu grousser Siliziumkarbid-Epitaxie ass vu Joer zu Joer erop. D'Gréisst vum Siliziumkarbid Epitaxialplack ass haaptsächlech limitéiert duerch d'Gréisst vum Siliziumkarbidsubstrat. Am Moment ass de 6-Zoll Siliciumcarbid-Substrat kommerzialiséiert ginn, sou datt de Siliziumkarbid-Epitaxial graduell vu 4 Zoll op 6 Zoll iwwerschreift. Mat der kontinuéierlecher Verbesserung vun der Siliziumkarbidsubstratpräparatiounstechnologie a Kapazitéitsexpansioun, gëtt de Präis vum Siliziumkarbidsubstrat graduell erof. An der Zesummesetzung vun der epitaxial Blat Präis Konte de Substrat fir méi wéi 50% vun de Käschten, also mat der Ënnergang vun der Substrat Präis, de Präis vun Silicon Carbide epitaxial Blat och erwaart erofgoen.