Entwodiksyon debaz Pwosesis Kwasans Epitaxial SiC

Kouch epitaxial se yon fim espesifik kristal sèl grandi sou wafer la pa pwosesis ep·itaxial, ak wafer nan substra ak fim epitaxial yo rele wafer epitaxial. Lè w grandi kouch epitaxial carbure Silisyòm sou substra carbure Silisyòm kondiktif la, wafer epitaxial omojèn carbure Silisyòm ka prepare plis nan dyod Schottky, MOSFET, IGBT ak lòt aparèy pouvwa, pami ki substra 4H-SiC ki pi souvan itilize.

Paske nan pwosesis fabrikasyon diferan nan aparèy pouvwa Silisyòm carbure ak aparèy tradisyonèl Silisyòm pouvwa, li pa ka dirèkteman fabrike sou materyèl kristal sèl carbure Silisyòm. Lòt materyèl epitaxial-wo kalite dwe grandi sou substra a kristal sèl kondiktif, ak divès kalite aparèy yo dwe fabrike sou kouch epitaxial la. Se poutèt sa, bon jan kalite a nan kouch epitaxial la gen gwo enfliyans sou pèfòmans nan aparèy la. Amelyorasyon nan pèfòmans nan diferan aparèy pouvwa tou mete pi wo kondisyon pou epesè nan kouch epitaxial, konsantrasyon dopan ak domaj.

FIG. 1. Relasyon ant konsantrasyon dopan ak epesè kouch epitaksi nan aparèy unipolè ak bloke vòltaj

Metòd preparasyon SIC epitaxial kouch sitou gen ladan metòd kwasans evaporasyon, kwasans epitaxial faz likid (LPE), kwasans epitaxial gwo bout bwa molekilè (MBE) ak depo chimik vapè (CVD). Kounye a, depo chimik vapè (CVD) se metòd prensipal yo itilize pou pwodiksyon gwo echèl nan faktori yo.

FIG. 2. Konparezon metòd preparasyon prensipal nan kouch epitaksi

Sou substra off-aks {0001} ak yon sèten ang enklinezon, jan yo montre nan Figi 2 (b), dansite sifas etap la pi gwo, ak gwosè sifas etap la pi piti, ak nikleyasyon kristal pa fasil. rive sou sifas etap la, men pi souvan rive nan pwen fusion etap la. Nan ka sa a, gen yon sèl kle nucleating. Se poutèt sa, kouch epitaxial la ka parfe repwodui lòd la anpile nan substra a, konsa elimine pwoblèm nan nan milti-kalite viv ansanm.

FIG. 3. Dyagram pwosesis fizik nan metòd epitaksi kontwòl etap 4H-SiC

FIG. 4. Kondisyon kritik pou kwasans CVD pa metòd epitaksi 4H-SiC etap-kontwole

FIG. 5. Konparezon to kwasans anba diferan sous Silisyòm nan epitaksi 4H-SiC

Kounye a, teknoloji epitaksi carbure Silisyòm se relativman matirite nan aplikasyon vòltaj ki ba ak mwayen (tankou aparèy 1200 volt). Inifòmite nan epesè, inifòmite konsantrasyon dopan ak distribisyon domaj nan kouch epitaksial la ka rive nan yon nivo relativman bon, sa ki ka fondamantalman satisfè bezwen yo nan mwayen ak ba vòltaj SBD (Schottky Dyòd), MOS (metal oksid semiconductor jaden efè tranzistò), JBS ( Dyòd junction) ak lòt aparèy.

Sepandan, nan jaden presyon ki wo, wafers epitaxial toujou bezwen simonte anpil defi. Pou egzanp, pou aparèy ki bezwen kenbe tèt ak 10,000 vòlt, epesè nan kouch epitaxial la bezwen apeprè 100μm. Konpare ak aparèy ki ba-vòltaj, epesè kouch epitaxial la ak inifòmite konsantrasyon dopan yo diferan anpil, espesyalman inifòmite konsantrasyon dopan. An menm tan an, domaj nan triyang nan kouch epitaxial la pral tou detwi pèfòmans an jeneral nan aparèy la. Nan aplikasyon wo-vòltaj, kalite aparèy yo gen tandans sèvi ak aparèy bipolè, ki mande pou yon lavi minorite segondè nan kouch epitaxial la, kidonk pwosesis la bezwen optimize pou amelyore lavi minorite a.

Koulye a, epitaksi domestik la se sitou 4 pous ak 6 pous, ak pwopòsyon nan gwo-gwosè epitaksi carbure Silisyòm ap ogmante ane pa ane. Gwosè a nan fèy epitaxial carbure Silisyòm se sitou limite pa gwosè a nan substra carbure Silisyòm. A pwezan, substrate carbure Silisyòm 6-pous te commercialisés, se konsa epitaxial carbure Silisyòm piti piti tranzisyon de 4 pous pou 6 pous. Avèk amelyorasyon kontinyèl nan teknoloji preparasyon substrate carbure Silisyòm ak ekspansyon kapasite, pri a nan substra carbure Silisyòm ap diminye piti piti. Nan konpozisyon pri fèy epitaxial la, substra a konte pou plis pase 50% pri a, kidonk ak bès pri substra a, pri fèy epitaxial carbure Silisyòm tou espere diminye.