די באַסיק הקדמה פון SiC עפּיטאַקסיאַל גראָוט פּראָצעס

עפּיטאַקסיאַל שיכטע איז אַ ספּעציפיש איין קריסטאַל פילם דערוואַקסן אויף די ווייפער דורך עפּיטאַקסיאַל פּראָצעס, און די סאַבסטרייט ווייפער און עפּיטאַקסיאַל פילם זענען גערופֿן עפּיטאַקסיאַל ווייפער. דורך גראָוינג די סיליציום קאַרבידע עפּיטאַקסיאַל שיכטע אויף די קאַנדאַקטיוו סיליציום קאַרבידע סאַבסטרייט, די סיליציום קאַרבידע כאָומאַדזשיניאַס עפּיטאַקסיאַל ווייפער קענען זיין ווייַטער צוגעגרייט אין Schottky דיאָדעס, MOSFETs, IGBTs און אנדערע מאַכט דעוויסעס, צווישן וואָס 4H-SiC סאַבסטרייט איז די מערסט קאַמאַנלי געניצט.

ווייַל פון די פאַרשידענע מאַנופאַקטורינג פּראָצעס פון סיליציום קאַרבידע מאַכט מיטל און טראַדיציאָנעל סיליציום מאַכט מיטל, עס קענען ניט זיין גלייך פאַבריקייטיד אויף סיליציום קאַרבידע איין קריסטאַל מאַטעריאַל. נאָך הויך-קוואַליטעט עפּיטאַקסיאַל מאַטעריאַלס מוזן זיין דערוואַקסן אויף די קאַנדאַקטיוו איין קריסטאַל סאַבסטרייט, און פאַרשידן דעוויסעס מוזן זיין מאַניאַפאַקטשערד אויף די עפּיטאַקסיאַל שיכטע. דעריבער, די קוואַליטעט פון די עפּיטאַקסיאַל שיכטע האט אַ גרויס השפּעה אויף די פאָרשטעלונג פון די מיטל. די פֿאַרבעסערונג פון די פאָרשטעלונג פון פאַרשידענע מאַכט דעוויסעס אויך שטעלן העכער רעקווירעמענץ פֿאַר די גרעב פון עפּיטאַקסיאַל שיכטע, דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן און חסרונות.

FIG. 1. שייכות צווישן דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן און גרעב פון עפּיטאַקסיאַל שיכטע פון ​​וניפּאָלאַר מיטל און בלאַקינג וואָולטידזש

די צוגרייטונג מעטהאָדס פון SIC עפּיטאַקסיאַל שיכטע דער הויפּט אַרייַננעמען יוואַפּעריישאַן גראָוט אופֿן, פליסיק פאַסע עפּיטאַקסיאַל גראָוט (LPE), מאָלעקולאַר שטראַל עפּיטאַקסיאַל גראָוט (MBE) און כעמישער פארע דעפּאַזישאַן (CVD). דערווייַל, כעמישער פארע דעפּאַזישאַן (CVD) איז דער הויפּט אופֿן געניצט פֿאַר גרויס-וואָג פּראָדוקציע אין פאבריקן.

FIG. 2. פאַרגלייַך פון הויפּט צוגרייטונג מעטהאָדס פון עפּיטאַקסיאַל שיכטע

אויף די אַוועק-אַקס {0001} סאַבסטרייט מיט אַ זיכער טילט ווינקל, ווי געוויזן אין פיגורע 2 (ב), די געדיכטקייַט פון די טרעפּ ייבערפלאַך איז גרעסערע, און די גרייס פון דעם שריט ייבערפלאַך איז קלענערער, ​​און קריסטאַל נוקלעאַטיאָן איז נישט גרינג. פאַלן אויף די שריט ייבערפלאַך, אָבער מער אָפט אַקערז אין די מערדזשינג פונט פון די שריט. אין דעם פאַל, עס איז בלויז איין נוקלעאַטינג שליסל. דעריבער, די עפּיטאַקסיאַל שיכטע קענען בישליימעס רעפּלאַקייט די סטאַקינג סדר פון די סאַבסטרייט, אַזוי ילימאַנייטינג די פּראָבלעם פון מאַלטי-טיפּ קאָויגזיסטאַנס.

FIG. 3. גשמיות פּראָצעס דיאַגראַמע פון ​​4H-Sic שריט קאָנטראָל עפּיטאַקסי אופֿן

FIG. 4. קריטיש טנאָים פֿאַר קווד גראָוט דורך 4H-SiC שריט-קאַנטראָולד עפּיטאַקסי אופֿן

FIG. 5. פאַרגלייַך פון גראָוט רייץ אונטער פאַרשידענע סיליציום קוואלן אין 4H-SiC עפּיטאַקסי

דערווייַל, סיליציום קאַרבידע עפּיטאַקסי טעכנאָלאָגיע איז לעפיערעך דערוואַקסן אין נידעריק און מיטל וואָולטידזש אַפּלאַקיישאַנז (אַזאַ ווי 1200 וואלט דעוויסעס). די גרעב יונאַפאָרמאַטי, דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן יונאַפאָרמאַטי און כיסאָרן פאַרשפּרייטונג פון די עפּיטאַקסיאַל שיכטע קענען דערגרייכן אַ לעפיערעך גוט מדרגה, וואָס קענען בייסיקלי טרעפן די באדערפענישן פון מיטל און נידעריק וואָולטידזש SBD (Schottky diode), MOS (מעטאַל אַקסייד סעמיקאַנדאַקטער פעלד ווירקונג טראַנזיסטאָר), JBS ( קנופּ דייאָוד) און אנדערע דעוויסעס.

אָבער, אין די פעלד פון הויך דרוק, עפּיטאַקסיאַל ווייפערז נאָך דאַרפֿן צו באַקומען פילע טשאַלאַנדזשיז. פֿאַר בייַשפּיל, פֿאַר דעוויסעס וואָס דאַרפֿן צו וויטסטאַנד 10,000 וואלטס, די גרעב פון די עפּיטאַקסיאַל שיכטע דאַרף זיין וועגן 100μם. קאַמפּערד מיט נידעריק-וואָולטידזש דעוויסעס, די גרעב פון די עפּיטאַקסיאַל שיכטע און די יונאַפאָרמאַטי פון די דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן זענען פיל אַנדערש, ספּעציעל די יונאַפאָרמאַטי פון די דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן. אין דער זעלביקער צייַט, די דרייַעק דעפעקט אין די עפּיטאַקסיאַל שיכטע וועט אויך צעשטערן די קוילעלדיק פאָרשטעלונג פון די מיטל. אין הויך-וואָולטידזש אַפּלאַקיישאַנז, מיטל טייפּס טענד צו נוצן בייפּאָולער דעוויסעס, וואָס דאַרפן אַ הויך מינאָריטעט לעבן אין די עפּיטאַקסיאַל שיכטע, אַזוי דער פּראָצעס דאַרף זיין אָפּטימיזעד צו פֿאַרבעסערן די מינאָריטעט לעבן.

דערווייַל, די דינער עפּיטאַקסי איז דער הויפּט 4 אינטשעס און 6 אינטשעס, און די פּראָפּאָרציע פון ​​גרויס-גרייס סיליציום קאַרבידע עפּיטאַקסי איז ינקריסינג יאָר צו יאָר. די גרייס פון סיליציום קאַרבידע עפּיטאַקסיאַל בויגן איז דער הויפּט לימיטעד דורך די גרייס פון סיליציום קאַרבידע סאַבסטרייט. דערווייַל, די 6-אינטש סיליציום קאַרבידע סאַבסטרייט איז קאַמערשאַלייזד, אַזוי די סיליציום קאַרבידע עפּיטאַקסיאַל איז ביסלעכווייַז יבערגאַנג פון 4 אינטשעס צו 6 אינטשעס. מיט די קעסיידערדיק פֿאַרבעסערונג פון סיליציום קאַרבידע סאַבסטרייט צוגרייטונג טעכנאָלאָגיע און קאַפּאַציטעט יקספּאַנשאַן, די פּרייַז פון סיליציום קאַרבידע סאַבסטרייט איז ביסלעכווייַז דיקריסינג. אין דער זאַץ פון די עפּיטאַקסיאַל בויגן פּרייַז, די סאַבסטרייט אַקאַונץ פֿאַר מער ווי 50% פון די פּרייַז, אַזוי מיט די אַראָפּגיין פון די סאַבסטרייט פּרייַז, די פּרייַז פון סיליציום קאַרבידע עפּיטאַקסיאַל בויגן איז אויך דערוואַרט צו פאַרמינערן.