L'Intruduzione Basa di u Prucessu di Crescita Epitaxial SiC

U stratu epitaxial hè un film di cristallu unicu specificu cultivatu nantu à l'ostia per prucessu ep·itaxial, è l'ostia di sustrato è a film epitaxial sò chjamati wafer epitaxial. Crescendu u stratu epitassiale di carburu di silicuu nantu à u sustrato di carburu di siliciu conduttivu, u wafer epitaxial omogeneu di carburu di siliciu pò esse preparatu in più in diodi Schottky, MOSFET, IGBT è altri dispositi di putenza, trà i quali u sustrato 4H-SiC hè u più comunmente utilizatu.

A causa di u differente prucessu di fabricazione di u dispusitivu di putenza di carburu di siliciu è u dispusitivu tradiziunale di putenza di silicium, ùn pò micca esse fabbricatu direttamente nantu à u materiale di cristallo unicu di carburu di silicium. I materiali epitassiali supplementari di alta qualità deve esse cultivati ​​nantu à u sustrato di cristallo unicu conduttivu, è parechji dispositi devenu esse fabbricati nantu à a capa epitaxial. Per quessa, a qualità di a capa epitaxial hà una grande influenza nantu à u funziunamentu di u dispusitivu. U migliuramentu di e prestazioni di diversi dispositi di putenza presenta ancu esigenze più elevate per u spessore di a capa epitassiale, a cuncentrazione di doping è i difetti.

FIG. 1. Relazione trà a cuncentrazione di doping è u grossu di a capa epitassiale di u dispusitivu unipolare è a tensione di bloccu

I metudi di preparazione di a strata epitassiale SIC includenu principalmente u metudu di crescita di l'evaporazione, a crescita epitassiale in fase liquida (LPE), a crescita epitaxial di fasciu moleculare (MBE) è a deposizione chimica di vapore (CVD). Attualmente, a deposizione chimica di vapore (CVD) hè u metudu principale utilizatu per a produzzione à grande scala in fabbriche.

FIG. 2. Paraguni di i metudi di preparazione principali di strata epitaxial

Nant'à u sustrato off-axis {0001} cun un certu Angle di inclinazione, cum'è mostra in Figura 2 (b), a densità di a superficia di u passu hè più grande, è a dimensione di a superficia di u passu hè più chjuca, è a nucleazione di cristalli ùn hè micca faciule. accade nantu à a superficia di u passu, ma più spessu accade à u puntu di fusione di u passu. In questu casu, ci hè solu una chjave nucleating. Dunque, a capa epitaxiale pò riplicà perfettamente l'ordine di stacking di u sustrato, eliminendu cusì u prublema di a coesistenza multi-tipu.

FIG. 3. Schema di prucessu fisicu di u metudu epitaxy di cuntrollu di u passu 4H-SiC

FIG. 4. Cundizioni critichi per a crescita di CVD da u metudu di epitassi cuntrullatu à u passu 4H-SiC

FIG. 5. Comparazione di i tassi di crescita sottu diverse fonti di siliciu in epitassi 4H-SiC

Attualmente, a tecnulugia di epitassi di carburu di siliciu hè relativamente matura in applicazioni di bassa è media tensione (cum'è i dispositi 1200 volt). L'uniformità di u spessore, l'uniformità di a concentrazione di doping è a distribuzione di difetti di u stratu epitassiale ponu ghjunghje à un livellu relativamente bonu, chì pò esse cumplettamente i bisogni di SBD (diode Schottky) di media è bassa tensione, MOS (transistor d'effettu di campu di semiconductor d'ossidu metallicu), JBS ( junction diode) è altri dispositi.

Tuttavia, in u campu di l'alta pressione, i wafers epitaxiali anu sempre bisognu di superà parechje sfide. Per esempiu, per i dispositi chì anu bisognu di sopra à 10 000 volts, u gruixu di a capa epitaxial deve esse circa 100μm. In cunfrontu cù i dispositi di bassa tensione, u spessore di a capa epitaxiale è l'uniformità di a cuncentrazione di doping sò assai diffirenti, in particulare l'uniformità di a cuncentrazione di doping. À u listessu tempu, u difettu di triangulu in u stratu epitaxial distrughjerà ancu u rendiment generale di u dispusitivu. In l'applicazioni d'alta tensione, i tipi di dispositivi tendenu à utilizà i dispositi bipolari, chì necessitanu una vita di minurità alta in u stratu epitaxial, cusì u prucessu deve esse ottimizatu per migliurà a vita di minurità.

Attualmente, l'epitassia domestica hè principarmenti di 4 inch è 6 inch, è a proporzione di epitassi di carburu di siliciu di grande dimensione hè in crescita annu per annu. A dimensione di a foglia epitaxial di carburu di siliciu hè limitata principalmente da a dimensione di u sustrato di carburu di siliciu. Attualmente, u sustrato di carburu di siliciu di 6 inch hè statu cummercializatu, cusì l'epitaxial di carburu di silicium passa gradualmente da 4 inch à 6 inch. Cù u migliuramentu cuntinuu di a tecnulugia di preparazione di sustrato di carburu di siliciu è l'espansione di a capacità, u prezzu di u sustrato di carburu di siliciu hè gradualmente diminuitu. In a cumpusizioni di u prezzu di u fogliu epitaxial, u sustrato cuntene più di u 50% di u costu, cusì cù a diminuzione di u prezzu di u sustrato, u prezzu di a foglia epitaxial di carburu di siliciu hè ancu previstu per diminuisce.