एपिटेक्सियल लेयर एपिटेक्सियल प्रक्रियाद्वारा वेफरमा हुर्किने एक विशेष एकल क्रिस्टल फिल्म हो, र सब्सट्रेट वेफर र एपिटेक्सियल फिल्मलाई एपिटेक्सियल वेफर भनिन्छ। कन्डक्टिभ सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेटमा सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सियल लेयर बढाएर, सिलिकन कार्बाइड एकरूप एपिटेक्सियल वेफरलाई थप स्कॉटकी डायोड, MOSFET, IGBT र अन्य पावर उपकरणहरूमा तयार गर्न सकिन्छ, जसमध्ये 4H-SiC सब्सट्रेट सबैभन्दा बढी प्रयोग गरिन्छ।
सिलिकन कार्बाइड पावर उपकरण र परम्परागत सिलिकन पावर उपकरणको विभिन्न निर्माण प्रक्रियाको कारण, यो सिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टल सामग्रीमा सीधा निर्माण गर्न सकिँदैन। अतिरिक्त उच्च-गुणस्तरको एपिटेक्सियल सामग्रीहरू प्रवाहकीय एकल क्रिस्टल सब्सट्रेटमा हुर्काइनुपर्छ, र विभिन्न उपकरणहरू एपिटेक्सियल तहमा निर्माण गरिनु पर्छ। त्यसैले, epitaxial तह को गुणस्तर उपकरण को प्रदर्शन मा ठूलो प्रभाव छ। विभिन्न पावर उपकरणहरूको प्रदर्शनको सुधारले एपिटेक्सियल तहको मोटाई, डोपिङ एकाग्रता र दोषहरूको लागि उच्च आवश्यकताहरू पनि अगाडि राख्छ।
अंजीर। 1. डोपिङ एकाग्रता र एकध्रुवीय उपकरणको एपिटेक्सियल तहको मोटाई र अवरुद्ध भोल्टेज बीचको सम्बन्ध
SIC epitaxial लेयरको तयारी विधिहरूमा मुख्यतया वाष्पीकरण वृद्धि विधि, तरल चरण एपिटेक्सियल ग्रोथ (LPE), आणविक बीम एपिटेक्सियल ग्रोथ (MBE) र रासायनिक भाप डिपोजिसन (CVD) समावेश छ। हाल, रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD) कारखानाहरूमा ठूलो मात्रामा उत्पादनको लागि प्रयोग हुने मुख्य विधि हो।
| तयारी विधि | प्रक्रिया को लाभ | प्रक्रियाको बेफाइदाहरू |
|
तरल चरण एपिटेक्सियल वृद्धि
(LPE)
|
सरल उपकरण आवश्यकताहरू र कम लागत वृद्धि विधिहरू। |
एपिटेक्सियल तहको सतह आकारविज्ञान नियन्त्रण गर्न गाह्रो छ। उपकरणले एकै समयमा धेरै वेफरहरू एपिटेक्सियलाइज गर्न सक्दैन, ठूलो उत्पादन सीमित गर्दछ। |
|
आणविक बीम एपिटेक्सियल ग्रोथ (MBE)
|
विभिन्न SiC क्रिस्टल एपिटेक्सियल तहहरू कम वृद्धि तापमानमा बढ्न सकिन्छ |
उपकरण भ्याकुम आवश्यकताहरू उच्च र महँगो छन्। एपिटेक्सियल तहको सुस्त वृद्धि दर |
|
रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD) |
कारखानाहरूमा ठूलो उत्पादनको लागि सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण विधि। बाक्लो एपिटेक्सियल तहहरू बढ्दा वृद्धि दर ठीकसँग नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। |
SiC epitaxial तहहरूमा अझै पनि विभिन्न दोषहरू छन् जसले यन्त्र विशेषताहरूलाई असर गर्छ, त्यसैले SiC को लागि एपिटेक्सियल वृद्धि प्रक्रियालाई निरन्तर अनुकूलित गर्न आवश्यक छ।TaCआवश्यक छ, सेमिसेरा हेर्नुहोस्TaC उत्पादन) |
|
वाष्पीकरण वृद्धि विधि
|
SiC क्रिस्टल पुलिङको रूपमा उही उपकरणहरू प्रयोग गरेर, प्रक्रिया क्रिस्टल पुलिङबाट अलि फरक छ। परिपक्व उपकरण, कम लागत |
SiC को असमान वाष्पीकरणले उच्च गुणस्तरको एपिटेक्सियल तहहरू बढ्नको लागि यसको वाष्पीकरण प्रयोग गर्न गाह्रो बनाउँछ। |
अंजीर। 2. एपिटेक्सियल तहको मुख्य तयारी विधिहरूको तुलना
चित्र 2(b) मा देखाइए अनुसार एक निश्चित झुकाव कोणको साथ अफ-अक्ष {0001} सब्सट्रेटमा, चरण सतहको घनत्व ठूलो छ, र चरण सतहको आकार सानो छ, र क्रिस्टल न्यूक्लिएशन गर्न सजिलो छैन। चरणको सतहमा हुन्छ, तर धेरै पटक चरणको मर्जिङ बिन्दुमा हुन्छ। यस अवस्थामा, त्यहाँ एक मात्र nucleating कुञ्जी छ। तसर्थ, एपिटेक्सियल तहले सब्सट्रेटको स्ट्याकिंग क्रमलाई पूर्ण रूपमा प्रतिकृति गर्न सक्छ, यसरी बहु-प्रकार सह-अस्तित्वको समस्या हटाउँछ।
अंजीर। 3. 4H-SiC चरण नियन्त्रण एपिटेक्सी विधिको भौतिक प्रक्रिया रेखाचित्र
अंजीर। 4. 4H-SiC चरण-नियन्त्रित एपिटेक्सी विधि द्वारा CVD वृद्धिको लागि महत्वपूर्ण अवस्थाहरू
अंजीर। 5. 4H-SiC एपिटेक्सीमा विभिन्न सिलिकन स्रोतहरू अन्तर्गत वृद्धि दरहरूको तुलना
हाल, सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सी प्रविधि कम र मध्यम भोल्टेज अनुप्रयोगहरू (जस्तै 1200 भोल्ट उपकरणहरू) मा अपेक्षाकृत परिपक्व छ। मोटाई एकरूपता, डोपिङ एकाग्रता एकरूपता र एपिटेक्सियल तहको दोष वितरण अपेक्षाकृत राम्रो स्तरमा पुग्न सक्छ, जसले मूलतया मध्य र कम भोल्टेज SBD (Schottky diode), MOS (मेटल अक्साइड सेमीकन्डक्टर फिल्ड इफेक्ट ट्रान्जिस्टर), JBS ( जंक्शन डायोड) र अन्य उपकरणहरू।
यद्यपि, उच्च दबावको क्षेत्रमा, एपिटेक्सियल वेफर्सले अझै धेरै चुनौतीहरू पार गर्न आवश्यक छ। उदाहरण को लागी, 10,000 भोल्ट को सामना गर्न को लागी उपकरणहरु को लागी, epitaxial तह को मोटाई लगभग 100μm हुनु आवश्यक छ। कम भोल्टेज यन्त्रहरूको तुलनामा, एपिटेक्सियल तहको मोटाई र डोपिङ एकाग्रताको एकरूपता धेरै फरक छ, विशेष गरी डोपिङ एकाग्रताको एकरूपता। एकै समयमा, epitaxial तह मा त्रिकोण दोष पनि उपकरण को समग्र प्रदर्शन नष्ट हुनेछ। उच्च-भोल्टेज अनुप्रयोगहरूमा, उपकरण प्रकारहरूले द्विध्रुवी उपकरणहरू प्रयोग गर्ने प्रवृत्ति हुन्छ, जसलाई एपिटेक्सियल तहमा उच्च अल्पसंख्यक जीवनकाल चाहिन्छ, त्यसैले प्रक्रियालाई अल्पसंख्यक जीवनकाल सुधार गर्न अनुकूलित गर्न आवश्यक छ।
हाल, घरेलु एपिटेक्सी मुख्यतया 4 इन्च र 6 इन्च छ, र ठूला आकारको सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सीको अनुपात वर्ष प्रति वर्ष बढ्दै गएको छ। सिलिकन कार्बाइड epitaxial पाना को आकार मुख्यतया सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेट को आकार द्वारा सीमित छ। हाल, 6-इन्च सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेट व्यवसायीकरण गरिएको छ, त्यसैले सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सियल बिस्तारै 4 इन्चबाट 6 इन्चमा ट्रान्जिसन हुँदैछ। सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेट तयारी प्रविधि र क्षमता विस्तार को निरन्तर सुधार संग, सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेट को मूल्य बिस्तारै घट्दै छ। एपिटेक्सियल शीट मूल्यको संरचनामा, सब्सट्रेटले लागतको 50% भन्दा बढीको लागि खाता बनाउँछ, त्यसैले सब्सट्रेट मूल्यको गिरावटसँगै, सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सियल पानाको मूल्य पनि घट्ने अपेक्षा गरिएको छ।
पोस्ट समय: जुन-03-2024