Epitaksial təbəqələr: Qabaqcıl yarımkeçirici cihazların təməli

Şəkil 1: Dopinq konsentrasiyaları, təbəqə qalınlığı və birqütblü cihazlar üçün parçalanma gərginliyi arasındakı əlaqəni təsvir edir.

SiC epitaksial təbəqələrinin hazırlanması, ilk növbədə, buxarlanma artımı, maye faza epitaksisi (LPE), molekulyar şüa epitaksisi (MBE) və kimyəvi buxar çökmə (CVD) kimi üsulları əhatə edir, CVD fabriklərdə kütləvi istehsal üçün üstünlük təşkil edən üsuldur.

Cədvəl 1: Əsas epitaksial təbəqənin hazırlanması üsullarının müqayisəli icmalını təqdim edir.

Əsaslı yanaşma Şəkil 2(b)-də göstərildiyi kimi, oxdan kənar {0001} substratlarda xüsusi əyilmə bucağında böyüməyi nəzərdə tutur. Bu üsul addım sıxlığını əhəmiyyətli dərəcədə artırır, eyni zamanda addım ölçüsünü azaldır, ilk növbədə pilləli yığma yerlərində nüvələşməni asanlaşdırır və beləliklə, epitaksial təbəqənin substratın yığılma ardıcıllığını mükəmməl şəkildə təkrarlamasına imkan verir, politiplərin birgə mövcudluğunu aradan qaldırır.

Şəkil 2: 4H-SiC-də pilləli idarə olunan epitaksiyanın fiziki prosesini nümayiş etdirir.

Şəkil 3: 4H-SiC üçün pilləli idarə olunan epitaksiyada CVD böyüməsi üçün kritik şərtləri göstərir.

Şəkil 4: 4H-SiC epitaksisi üçün müxtəlif silisium mənbələri altında böyümə sürətlərini müqayisə edir.

Aşağı və orta gərginlikli tətbiqlər sahəsində (məsələn, 1200V cihazları) SiC epitaksis texnologiyası qalınlıq, dopinq konsentrasiyası və qüsur paylanması baxımından nisbətən üstün vahidlik təklif edərək, aşağı və orta gərginlikli SBD tələblərinə adekvat cavab verən yetkin mərhələyə çatmışdır. , MOS, JBS cihazları və s.

Bununla belə, yüksək gərginlikli sahə hələ də əhəmiyyətli problemlər yaradır. Məsələn, 10000V gücündə qiymətləndirilən cihazlar təxminən 100μm qalınlığında epitaksial təbəqələr tələb edir, lakin bu təbəqələr aşağı gərginlikli həmkarları ilə müqayisədə xeyli zəif qalınlıq və qatqı vahidliyi nümayiş etdirir, üçbucaqlı qüsurların cihazın ümumi performansına zərərli təsirindən bəhs etmir. Bipolyar cihazlara üstünlük verən yüksək gərginlikli tətbiqlər də azlıqların daşıyıcısının ömrünə ciddi tələblər qoyur və bu parametri artırmaq üçün prosesin optimallaşdırılmasını tələb edir.

Hazırda bazarda böyük diametrli SiC epitaksial vaflilərin nisbətinin tədricən artması ilə 4 və 6 düymlük SiC epitaksial vaflilər üstünlük təşkil edir. SiC epitaksial vaflilərin ölçüsü əsasən SiC substratlarının ölçüləri ilə müəyyən edilir. İndi kommersiya olaraq mövcud olan 6 düymlük SiC substratları ilə 4 düymlükdən 6 düymlük SiC epitaksiyasına keçid davamlı olaraq davam edir.

SiC substratının istehsalı texnologiyası irəlilədikcə və istehsal imkanları genişləndikcə, SiC substratlarının dəyəri getdikcə azalır. Substratların epitaksial vaflilərin dəyərinin 50% -dən çoxunu təşkil etdiyini nəzərə alsaq, azalan substrat qiymətlərinin SiC epitaksisi üçün xərclərin azalmasına səbəb olacağı və bununla da sənaye üçün daha parlaq gələcək vəd edəcəyi gözlənilir.**