Қабати эпитаксиалӣ як плёнкаи мушаххаси ягона кристаллест, ки тавассути раванди эпитаксиалӣ дар вафли парвариш карда мешавад ва вафли субстрат ва филми эпитаксиалӣ вафли эпитаксиалӣ номида мешавад. Бо афзоиши қабати эпитаксиалии карбиди кремний дар субстрати карбиди кремний, вафли якхелаи эпитаксиалии кремний карбиди метавонад минбаъд ба диодҳои Шоттки, MOSFETs, IGBTs ва дигар дастгоҳҳои пурқувват омода карда шавад, ки дар байни онҳо субстрати 4H-SiC бештар истифода мешавад.
Аз сабаби раванди гуногуни истеҳсолии дастгоҳи барқии кремнийи карбиди кремний ва дастгоҳи барқии анъанавии кремний, онро мустақиман дар як кристалл маводи карбиди кремний сохтан мумкин нест. Дар қабати эпитаксиалӣ бояд маводи иловагии баландсифати эпитаксиалӣ парвариш карда шаванд ва дар қабати эпитаксиалӣ дастгоҳҳои гуногун истеҳсол карда шаванд. Аз ин рӯ, сифати қабати эпитаксиалӣ ба кори дастгоҳ таъсири калон мерасонад. Такмили кори дастгоҳҳои гуногуни энергетикӣ инчунин ба ғафсии қабати эпитаксиалӣ, консентратсияи допинг ва нуқсонҳо талаботи баландтар мегузорад.
АНҶИР. 1. Муносибати байни консентратсияи допинг ва ғафсии қабати эпитаксиалии дастгоҳи якқутбӣ ва шиддати блокатор
Усулҳои омодасозии қабати эпитаксиалии SIC асосан усули афзоиши бухоршавӣ, афзоиши эпитаксиалии фазаи моеъ (LPE), афзоиши эпитаксиалии чӯби молекулавӣ (MBE) ва таҳшиншавии буғи химиявӣ (CVD) мебошанд. Дар айни замой дар заводхо пошидани буги химиявй усули асосие мебошад, ки барои истехсолоти калон истифода бурда мешавад.
| Усули тайёр | Афзалиятҳои раванд | Камбудиҳои раванд |
|
Афзоиши эпитаксиалии марҳилаи моеъ
(LPE)
|
Талаботи оддии таҷҳизот ва усулҳои камхарҷи афзоиш. |
Морфологияи сатхи қабати эпитаксиалӣ назорат кардан душвор аст. Таҷҳизот наметавонад дар як вақт якчанд вафлиро эпитаксиалӣ карда, истеҳсоли оммавиро маҳдуд кунад. |
|
Афзоиши чӯби молекулавии эпитаксиалӣ (MBE)
|
Дар ҳарорати пасти афзоиш қабатҳои гуногуни эпитаксиалии булӯрии SiC-ро метавон парвариш кард |
Талаботи вакуумии таҷҳизот баланд ва гарон аст. Суръати сусти афзоиши қабати эпитаксиалӣ |
|
Ҷойгиршавии буғи кимиёвӣ (CVD) |
Усули мухимтарини истехсоли оммавй дар заводхо. Ҳангоми парвариши қабатҳои ғафси эпитаксиалӣ суръати афзоишро дақиқ назорат кардан мумкин аст. |
Қабатҳои эпитаксиалии SiC то ҳол нуқсонҳои гуногун доранд, ки ба хусусиятҳои дастгоҳ таъсир мерасонанд, аз ин рӯ раванди афзоиши эпитаксиалии SiC бояд пайваста оптимизатсия карда шавад.（TaCлозим аст, нигаред ба SemiceraМаҳсулоти TaC) |
|
Усули афзоиши бухоршавӣ
|
Бо истифода аз ҳамон таҷҳизот ба монанди кашидани кристалл SiC, раванд аз кашидани кристалл каме фарқ мекунад. Таҷҳизоти пухта, арзиши паст |
Бухоршавии нобаробари SiC истифодаи бухоршавии онро барои парвариши қабатҳои баландсифати эпитаксиалӣ мушкил мекунад. |
АНҶИР. 2. Муқоисаи усулҳои асосии омодасозии қабати эпитаксиалӣ
Дар субстрати берун аз меҳвар {0001} бо кунҷи тамғаи муайян, тавре ки дар расми 2(b) нишон дода шудааст, зичии сатҳи қадам калонтар ва андозаи сатҳи қадам хурдтар аст ва нуклеатсияи кристалл осон нест. дар сатњи зина ба вуљуд меояд, вале бештар дар љойи муттањидшавии зина ба амал меояд. Дар ин ҳолат, танҳо як калиди ядроӣ вуҷуд дорад. Аз ин рӯ, қабати эпитаксиалӣ метавонад тартиби stacking субстрат ба таври комил такрор карда, бо ҳамин бартараф кардани мушкилоти ҳамзистии бисёрнамуд.
АНҶИР. 3. Диаграммаи равандҳои физикии 4H-SiC усули назорати эпитаксия
АНҶИР. 4. Шароитҳои муҳими афзоиши CVD бо усули эпитаксияи марҳилаи 4H-SiC
АНҶИР. 5. Муқоисаи суръати афзоиш дар манбаҳои гуногуни кремний дар эпитакси 4H-SiC
Дар айни замон, технологияи эпитаксияи карбиди кремний дар барномаҳои паст ва миёна (масалан, дастгоҳҳои 1200 вольт) нисбатан баркамол аст. Якрангии ғафсӣ, якрангии консентратсияи допинг ва тақсимоти нуқсонҳои қабати эпитаксиалӣ метавонад ба сатҳи нисбатан хуб расад, ки он метавонад асосан ба ниёзҳои шиддати миёна ва пасти SBD (диоди Шоттки), MOS (транзистори эффекти саҳроии нимноқилҳои оксиди металлӣ), JBS ( диодхои узел) ва дигар аппаратхо.
Бо вуҷуди ин, дар соҳаи фишори баланд, вафли эпитаксиалӣ ҳанӯз бояд мушкилоти зиёдеро бартараф кунад. Масалан, барои дастгоҳҳое, ки бояд ба 10,000 вольт тоб оваранд, ғафсии қабати эпитаксиалӣ бояд тақрибан 100 мкм бошад. Нисбат ба дастгоххои пастшиддат гафсии кабати эпитаксиалй ва якхела будани консентратсияи допинг, махсусан якхела будани консентратсияи допинг хеле фарк мекунад. Дар айни замон, нуқсони секунҷа дар қабати эпитаксиалӣ инчунин кори умумии дастгоҳро вайрон мекунад. Дар замимаҳои баландшиддат, навъҳои дастгоҳ майл доранд, ки дастгоҳҳои дуқутбаро истифода баранд, ки умри баланди ақаллиятҳоро дар қабати эпитаксиалӣ талаб мекунанд, бинобар ин раванд бояд барои беҳтар кардани мӯҳлати ақаллиятҳо оптимизатсия карда шавад.
Дар айни замон, эпитаксияи ватанӣ асосан 4 дюйм ва 6 дюймро ташкил медиҳад ва ҳиссаи эпитаксияи карбиди кремний сол то сол меафзояд. Андозаи варақи эпитаксиалии карбиди кремний асосан бо андозаи субстрати карбиди кремний маҳдуд аст. Дар айни замон, субстрати карбиди кремнийи 6 дюймӣ тиҷоратӣ шудааст, аз ин рӯ эпитаксиали карбиди кремний тадриҷан аз 4 дюйм ба 6 дюйм мегузарад. Бо такмили пайвастаи технологияи тайёр кардани субстрат карбиди кремний ва тавсеаи иқтидор, нархи субстрати карбиди кремний тадриҷан коҳиш меёбад. Дар таркиби нархи варақи эпитаксиалӣ, субстрат зиёда аз 50% арзишро ташкил медиҳад, аз ин рӯ бо паст шудани нархи субстрат, нархи варақи эпитаксиалии кремний карбиди низ коҳиш меёбад.
Вақти фиристодан: июн-03-2024