Geruza epitaxiala oblean prozesu ep·itaxial bidez hazitako kristal bakarreko film espezifikoa da, eta substratuko oblea eta film epitaxiala oblea epitaxiala deitzen zaie. Silizio-karburoko epitaxia geruza haziz silizio-karburo eroaleko substratuan, silizio-karburoko oblea epitaxial homogeneoa gehiago prestatu daiteke Schottky diodoetan, MOSFETetan, IGBTetan eta beste potentzia-gailu batzuetan, eta horien artean 4H-SiC substratua da gehien erabiltzen dena.
Silizio karburoko potentzia-gailuaren eta siliziozko potentzia-gailu tradizionalaren fabrikazio-prozesu desberdina dela eta, ezin da zuzenean fabrikatu silizio karburozko kristal bakarreko materialean. Kalitate handiko material epitaxial osagarriak kristal bakarreko substratu eroalean hazi behar dira, eta hainbat gailu fabrikatu behar dira geruza epitaxialean. Hori dela eta, geruza epitaxialaren kalitateak eragin handia du gailuaren errendimenduan. Potentzia-gailu ezberdinen errendimenduaren hobekuntzak geruza epitaxialaren lodiera, dopin-kontzentrazioa eta akatsen lodiera ere eskatzen ditu.
IRUDIA. 1. Gailu unipolarraren geruza epitaxialaren eta blokeo-tentsioaren arteko erlazioa
SIC geruza epitaxialaren prestaketa metodoak, batez ere, lurrunketa-hazkuntza-metodoa, fase likidoaren hazkunde epitaxiala (LPE), izpi molekularra hazkuntza epitaxiala (MBE) eta lurrun-deposizio kimikoa (CVD) dira. Gaur egun, lurrun-deposizio kimikoa (CVD) da fabriketan eskala handiko ekoizpenerako erabiltzen den metodo nagusia.
| Prestaketa metodoa | Prozesuaren abantailak | Prozesuaren desabantailak |
|
Hazkunde epitaxiala fase likidoa
(LPE)
|
Ekipamendu-eskakizun sinpleak eta kostu baxuko hazkuntza-metodoak. |
Zaila da geruza epitaxialaren gainazaleko morfologia kontrolatzea. Ekipamenduak ezin du oblea anitz epitaxializatu aldi berean, ekoizpen masiboa mugatuz. |
|
Sortu Molekularra Hazkunde Epitaxiala (MBE)
|
SiC kristalezko geruza epitaxial desberdinak hazkuntza-tenperatura baxuetan hazi daitezke |
Ekipoen hutsunearen eskakizunak altuak eta garestiak dira. Geruza epitaxialaren hazkunde-tasa motela |
|
Lurrun-deposizio kimikoa (CVD) |
Fabriketan masa ekoizpenerako metodorik garrantzitsuena. Hazkunde-tasa zehatz-mehatz kontrolatu daiteke geruza epitaxial lodiak hazten direnean. |
SiC geruza epitaxialek oraindik gailuaren ezaugarriei eragiten dieten hainbat akats dituzte, beraz, SiC-ren epitaxiaren hazkunde-prozesua etengabe optimizatu behar da.TaCbehar, ikusi SemiceraTaC produktua） |
|
Lurrunketa hazteko metodoa
|
SiC kristalen tiraketaren ekipamendu bera erabiliz, prozesua kristalen tiraketaren apur bat desberdina da. Ekipamendu heldua, kostu baxua |
SiC-ren lurrunketa irregularrak bere lurrunketa erabiltzea zaildu egiten du kalitate handiko geruza epitaxialak hazteko. |
IRUDIA. 2. Geruza epitaxialaren prestaketa-metodo nagusien konparaketa
Inklinazio angelu jakin bat duen ardatzetik kanpoko {0001} substratuan, 2(b) irudian erakusten den moduan, urratsaren gainazalaren dentsitatea handiagoa da eta urratsaren azalera txikiagoa da eta kristalen nukleazioa ez da erraza. urratsaren gainazalean gertatzen da, baina maizago pausoaren bat-egite-puntuan gertatzen da. Kasu honetan, gako nukleatzaile bakarra dago. Hori dela eta, geruza epitaxialak substratuaren pilaketa-ordena ezin hobeto errepika dezake, horrela mota anitzeko elkarbizitzaren arazoa ezabatuz.
IRUDIA. 3. 4H-SiC urratsak kontrolatzeko epitaxia metodoaren prozesu fisikoaren diagrama
IRUDIA. 4. CVD hazteko baldintza kritikoak 4H-SiC pausoz kontrolatutako epitaxia metodoaren bidez
IRUDIA. 5. 4H-SiC epitaxian silizio-iturri ezberdinetan hazkuntza-tasen konparaketa
Gaur egun, silizio-karburoaren epitaxia teknologia nahiko heldua da tentsio baxuko eta ertaineko aplikazioetan (adibidez, 1200 voltioko gailuetan). Lodiera-uniformitatea, dopin-kontzentrazio-uniformitatea eta akatsen banaketa geruza epitaxialaren maila nahiko ona lor dezakete, funtsean tentsio ertaineko eta baxuko SBD (Schottky diodoa), MOS (metal oxido erdieroalearen eremu-efektuko transistorea), JBS (metal oxido erdieroalearen eremu-efektuko transistorea) beharrak ase ditzake. lotune-diodoa) eta beste gailu batzuk.
Dena den, presio handiko alorrean, obleak epitaxialek erronka asko gainditu behar dituzte oraindik. Adibidez, 10.000 voltio jasan behar duten gailuetarako, geruza epitaxialaren lodiera 100μm ingurukoa izan behar da. Tentsio baxuko gailuekin alderatuta, geruza epitaxialaren lodiera eta dopinaren kontzentrazioaren uniformetasuna oso desberdinak dira, batez ere dopinaren kontzentrazioaren uniformetasuna. Aldi berean, geruza epitaxialaren triangelu akatsak gailuaren errendimendu orokorra ere suntsituko du. Tentsio altuko aplikazioetan, gailu motak gailu bipolarrak erabili ohi dituzte, geruza epitaxialean gutxiengo bizi-denbora handia eskatzen dutenak, beraz, prozesua optimizatu behar da gutxiengo bizi-denbora hobetzeko.
Gaur egun, etxeko epitaxia batez ere 4 hazbeteko eta 6 hazbetekoa da, eta tamaina handiko silizio-karburoaren epitaxiaren proportzioa handitzen ari da urtez urte. Silizio karburo epitaxial xaflaren tamaina, batez ere, silizio karburo substratuaren tamainak mugatzen du. Gaur egun, 6 hazbeteko silizio-karburoaren substratua merkaturatu da, beraz, silizio-karburoaren epitaxia pixkanaka 4 hazbetetik 6 hazbetera igarotzen ari da. Silizio karburoaren substratua prestatzeko teknologiaren eta ahalmenaren hedapenaren etengabeko hobekuntzarekin, silizio karburoaren substratuaren prezioa pixkanaka murrizten ari da. Xafla epitaxialaren prezioaren osaeran, substratuak kostuaren% 50 baino gehiago hartzen du, beraz, substratuaren prezioaren beherakadarekin, silizio karburoko xafla epitaxialaren prezioa ere gutxitzea espero da.
Argitalpenaren ordua: 2024-03-03