Mae haen epitaxial yn ffilm grisial sengl benodol sy'n cael ei thyfu ar y wafer trwy broses epocsiaidd, a gelwir y wafer swbstrad a'r ffilm epitaxial yn waffer epitaxial. Trwy dyfu'r haen epitaxial carbid silicon ar y swbstrad carbid silicon dargludol, gellir paratoi'r wafer epitaxial homogenaidd carbid silicon ymhellach i mewn i ddeuodau Schottky, MOSFETs, IGBTs a dyfeisiau pŵer eraill, ymhlith y rhain swbstrad 4H-SiC yw'r mwyaf cyffredin a ddefnyddir.
Oherwydd y broses weithgynhyrchu wahanol o ddyfais pŵer carbid silicon a dyfais pŵer silicon traddodiadol, ni ellir ei ffugio'n uniongyrchol ar ddeunydd crisial sengl carbid silicon. Rhaid tyfu deunyddiau epitaxial ychwanegol o ansawdd uchel ar y swbstrad crisial sengl dargludol, a rhaid cynhyrchu dyfeisiau amrywiol ar yr haen epitaxial. Felly, mae ansawdd yr haen epitaxial yn dylanwadu'n fawr ar berfformiad y ddyfais. Mae gwella perfformiad gwahanol ddyfeisiadau pŵer hefyd yn cyflwyno gofynion uwch ar gyfer trwch haen epitaxial, crynodiad dopio a diffygion.
FFIG. 1. Perthynas rhwng crynodiad dopio a thrwch haen epitaxial dyfais unipolar a foltedd blocio
Mae dulliau paratoi haen epitaxial SIC yn bennaf yn cynnwys dull twf anweddiad, twf epitaxial cyfnod hylif (LPE), twf epitaxial trawst moleciwlaidd (MBE) a dyddodiad anwedd cemegol (CVD). Ar hyn o bryd, dyddodiad anwedd cemegol (CVD) yw'r prif ddull a ddefnyddir ar gyfer cynhyrchu ar raddfa fawr mewn ffatrïoedd.
| Dull paratoi | Manteision y broses | Anfanteision y broses |
|
Twf Epitaxial Cyfnod Hylif
(LPE)
|
Gofynion offer syml a dulliau twf cost isel. |
Mae'n anodd rheoli morffoleg wyneb yr haen epitaxial. Ni all yr offer epitaxialize wafferi lluosog ar yr un pryd, gan gyfyngu ar gynhyrchu màs. |
|
Twf Epitaxial Pelydr Moleciwlaidd (MBE)
|
Gellir tyfu gwahanol haenau epitaxial grisial SiC ar dymheredd twf isel |
Mae gofynion gwactod offer yn uchel ac yn gostus. Cyfradd twf araf o haen epitaxial |
|
Dyddodiad Anwedd Cemegol (CVD) |
Y dull pwysicaf ar gyfer cynhyrchu màs mewn ffatrïoedd. Gellir rheoli cyfradd twf yn fanwl gywir wrth dyfu haenau epitaxial trwchus. |
Mae gan haenau epitaxial SiC amrywiol ddiffygion o hyd sy'n effeithio ar nodweddion dyfeisiau, felly mae angen optimeiddio'r broses twf epitaxial ar gyfer SiC yn barhaus. （TaCangen, gweler SemiceraCynnyrch TaC） |
|
Dull twf anweddu
|
Gan ddefnyddio'r un offer â thynnu grisial SiC, mae'r broses ychydig yn wahanol i dynnu grisial. Offer aeddfed, cost isel |
Mae anweddiad anwastad o SiC yn ei gwneud hi'n anodd defnyddio ei anweddiad i dyfu haenau epitaxial o ansawdd uchel |
FFIG. 2. Cymharu prif ddulliau paratoi haen epitaxial
Ar y swbstrad oddi ar yr echel {0001} gydag Angle tilt penodol, fel y dangosir yn Ffigur 2(b), mae dwysedd yr arwyneb cam yn fwy, ac mae maint yr arwyneb cam yn llai, ac nid yw cnewyllyn grisial yn hawdd i'w wneud. digwydd ar yr wyneb cam, ond yn amlach yn digwydd ar y pwynt uno y cam. Yn yr achos hwn, dim ond un allwedd gnewyllol sydd. Felly, gall yr haen epitaxial ddyblygu'n berffaith drefn stacio'r swbstrad, gan ddileu'r broblem o gydfodoli aml-fath.
FFIG. 3. Diagram proses gorfforol o ddull epitaxy rheoli cam 4H-SiC
FFIG. 4. Amodau critigol ar gyfer twf CVD trwy ddull epitaxy a reolir gan gam 4H-SiC
FFIG. 5. Cymharu cyfraddau twf o dan wahanol ffynonellau silicon yn epitaxy 4H-SiC
Ar hyn o bryd, mae technoleg epitaxy carbid silicon yn gymharol aeddfed mewn cymwysiadau foltedd isel a chanolig (fel dyfeisiau 1200 folt). Gall unffurfiaeth trwch, unffurfiaeth crynodiad dopio a dosbarthiad diffygion yr haen epitaxial gyrraedd lefel gymharol dda, a all yn y bôn ddiwallu anghenion foltedd canol ac isel SBD (deuod Schottky), MOS (transistor effaith maes lled-ddargludyddion metel ocsid), JBS ( deuod cyffordd) a dyfeisiau eraill.
Fodd bynnag, ym maes pwysedd uchel, mae angen i wafferi epitaxial oresgyn llawer o heriau o hyd. Er enghraifft, ar gyfer dyfeisiau sydd angen gwrthsefyll 10,000 folt, mae angen i drwch yr haen epitaxial fod tua 100μm. O'i gymharu â dyfeisiau foltedd isel, mae trwch yr haen epitaxial ac unffurfiaeth y crynodiad dopio yn llawer gwahanol, yn enwedig unffurfiaeth y crynodiad dopio. Ar yr un pryd, bydd y diffyg triongl yn yr haen epitaxial hefyd yn dinistrio perfformiad cyffredinol y ddyfais. Mewn cymwysiadau foltedd uchel, mae mathau o ddyfeisiau yn dueddol o ddefnyddio dyfeisiau deubegwn, sy'n gofyn am oes lleiafrifol uchel yn yr haen epitaxial, felly mae angen optimeiddio'r broses i wella'r oes leiafrifol.
Ar hyn o bryd, mae'r epitaxy domestig yn bennaf yn 4 modfedd a 6 modfedd, ac mae cyfran yr epitacsi carbid silicon maint mawr yn cynyddu o flwyddyn i flwyddyn. Mae maint y daflen epitaxial carbid silicon wedi'i gyfyngu'n bennaf gan faint y swbstrad carbid silicon. Ar hyn o bryd, mae'r swbstrad carbid silicon 6-modfedd wedi'i fasnacheiddio, felly mae'r epitaxial carbid silicon yn trosglwyddo'n raddol o 4 modfedd i 6 modfedd. Gyda gwelliant parhaus technoleg paratoi swbstrad silicon carbid ac ehangu gallu, mae pris swbstrad carbid silicon yn gostwng yn raddol. Yng nghyfansoddiad pris y daflen epitaxial, mae'r swbstrad yn cyfrif am fwy na 50% o'r gost, felly gyda dirywiad pris y swbstrad, disgwylir i bris taflen epitaxial silicon carbid hefyd ostwng.
Amser postio: Mehefin-03-2024