Основен вовед во процесот на епитаксијален раст на SiC

Епитаксијалниот слој е специфичен монокристален филм што се одгледува на обландата со епитаксијален процес, а обландата од подлогата и епитаксијалната фолија се нарекуваат епитаксијална обланда. Со растење на епитаксијалниот слој на силициум карбид на спроводливата подлога од силициум карбид, хомогената епитаксија нафора со силициум карбид може дополнително да се подготви во Шотки диоди, MOSFET, IGBT и други уреди за напојување, меѓу кои најчесто се користи супстратот 4H-SiC.

Поради различниот процес на производство на уредот за напојување со силициум карбид и традиционалниот уред за напојување на силициум, тој не може директно да се изработи на еднокристален материјал од силициум карбид. Дополнителни висококвалитетни епитаксијални материјали мора да се одгледуваат на спроводливата еднокристална подлога, а на епитаксијалниот слој мора да се изработуваат различни уреди. Затоа, квалитетот на епитаксијалниот слој има големо влијание врз работата на уредот. Подобрувањето на перформансите на различни уреди за напојување, исто така, поставува повисоки барања за дебелината на епитаксијалниот слој, концентрацијата на допинг и дефектите.

Сл. 1. Врска помеѓу концентрацијата на допинг и дебелината на епитаксиалниот слој на униполарниот уред и блокирачкиот напон

Методите за подготовка на SIC епитаксијалниот слој главно вклучуваат метод на раст на испарување, епитаксијален раст на течна фаза (LPE), епитаксијален раст на молекуларен зрак (MBE) и хемиско таложење на пареа (CVD). Во моментов, хемиското таложење на пареа (CVD) е главниот метод што се користи за производство во големи размери во фабриките.

Сл. 2. Споредба на главните методи на подготовка на епитаксијалниот слој

На подлогата надвор од оската {0001} со одреден агол на навалување, како што е прикажано на Слика 2(б), густината на површината на чекорот е поголема, а големината на површината на чекорот е помала, а нуклеацијата на кристалите не е лесно да се се јавуваат на површината на чекорот, но почесто се јавува на местото на спојување на чекорот. Во овој случај, има само еден клуч за јадрење. Затоа, епитаксијалниот слој може совршено да го реплицира редоследот на натрупување на подлогата, со што се елиминира проблемот на соживот од повеќе типови.

Сл. 3. Дијаграм на физички процеси на методот на епитаксија за контрола на чекорот 4H-SiC

Сл. 4. Критични услови за раст на CVD со 4H-SiC чекор-контролирана епитаксиска метода

Сл. 5. Споредба на стапките на раст под различни извори на силициум во 4H-SiC епитаксијата

Во моментов, технологијата за епитаксија на силициум карбид е релативно зрела во апликации со низок и среден напон (како што се уредите од 1200 волти). Еднообразноста на дебелината, униформноста на концентрацијата на допинг и дистрибуцијата на дефекти на епитаксијалниот слој може да достигне релативно добро ниво, што во основа може да ги задоволи потребите на среден и низок напон SBD (Шотки диода), MOS (метален оксид полупроводнички транзистор со ефект на поле), JBS ( спојна диода) и други уреди.

Сепак, на полето на висок притисок, епитаксијалните наполитанки сè уште треба да надминат многу предизвици. На пример, за уреди кои треба да издржат 10.000 волти, дебелината на епитаксијалниот слој треба да биде околу 100 μm. Во споредба со уредите со низок напон, дебелината на епитаксијалниот слој и униформноста на концентрацијата на допинг се многу различни, особено униформноста на концентрацијата на допинг. Во исто време, дефектот на триаголникот во епитаксијалниот слој, исто така, ќе ги уништи целокупните перформанси на уредот. Во апликациите со висок напон, типовите на уреди имаат тенденција да користат биполарни уреди, кои бараат висок животен век на малцинството во епитаксијалниот слој, така што процесот треба да се оптимизира за да се подобри животниот век на малцинствата.

Во моментов, домашната епитаксија е главно 4 инчи и 6 инчи, а процентот на епитаксии со силициум карбид со голема големина се зголемува од година во година. Големината на епитаксијалниот лист од силициум карбид е главно ограничена од големината на подлогата од силициум карбид. Во моментов, супстратот од силициум карбид од 6 инчи е комерцијализиран, така што епитаксијата на силициум карбид постепено преминува од 4 инчи на 6 инчи. Со континуираното подобрување на технологијата за подготовка на супстрат од силициум карбид и проширување на капацитетот, цената на супстратот од силициум карбид постепено се намалува. Во составот на цената на епитаксијалниот лист, подлогата учествува со повеќе од 50% од трошокот, па со падот на цената на подлогата се очекува да се намали и цената на епитаксиалниот лим од силициум карбид.