Destpêka Bingehîn a Pêvajoya Mezinbûna Epitaxial SiC

Tebeqeya epîtaksial fîlimek yek krîstal a taybetî ye ku bi pêvajoya epîtaksial ve li ser waferê tê mezin kirin, û ji wafera substratê û fîlima epîtaksial re tê gotin wafera epîtaksial. Bi mezinbûna qata epîtaksial a silicon carbide li ser substrate karbîd silicon gêjdar, wafera epîtaksial a homojen a silicon carbide dikare di nav diodên Schottky, MOSFET, IGBT û amûrên din ên hêzê de were amadekirin, di nav wan de substrata 4H-SiC ya herî gelemperî tê bikar anîn.

Ji ber ku pêvajoya cûda ya hilberîna cîhaza hêza silicon carbide û cîhaza hêza kevneşopî ya silicon, ew nikare rasterast li ser materyalê karbîd a silicon yek krîstal were çêkirin. Pêdivî ye ku materyalên epîtaksial ên bi kalîte yên zêde li ser substrata yek-krîstalê ya birêkûpêk werin mezin kirin, û pêdivî ye ku amûrên cihêreng li ser qata epîtaksial bêne çêkirin. Ji ber vê yekê, qalîteya qata epitaxial bandorek mezin li ser performansa cîhazê dike. Başkirina performansa amûrên cihêreng ên hêzê di heman demê de ji bo stûrbûna qata epîtaksial, giraniya dopingê û kêmasiyan hewcedariyên bilindtir derdixe pêş.

KEMAN. 1. Têkiliya di navbera giraniya dopîngê û qalindahiya qata epitaxial ya cîhaza yekpolar û voltaja astengkirinê de

Rêbazên amadekirina qata epîtaksial a SIC bi gelemperî rêbaza mezinbûna evaporasyonê, mezinbûna epîtaksial a qonaxa şil (LPE), mezinbûna epîtaksial a tîrêjê molekulî (MBE) û depokirina vapora kîmyewî (CVD) vedigire. Heya nuha, hilweşandina vapora kîmyewî (CVD) rêbaza sereke ye ku ji bo hilberîna mezin a li kargehan tê bikar anîn.

KEMAN. 2. Berawirdkirina rêbazên sereke yên amadekirina qata epitaxial

Li ser substrata ji-tevra {0001} bi goşeya xişirê ya diyarkirî, wekî ku di xêza 2(b) de tê xuyang kirin, tîrbûna rûbera gavê mezintir e, û mezinahiya rûbera gavê piçûktir e, û nûjenkirina krîstal ne hêsan e. li ser rûyê gavê çêdibe, lê pir caran di xala yekbûnê ya gavê de pêk tê. Di vê rewşê de, tenê yek mifteya navokî heye. Ji ber vê yekê, tebeqeya epîtaksial dikare bi rengek bêkêmasî rêzika stûnê ya substratê dubare bike, bi vî rengî pirsgirêka hevjiyana pir-cûre ji holê rake.

KEMAN. 3. Diagrama pêvajoya fizîkî ya rêbaza epitaxy ya kontrolkirina gavê 4H-SiC

KEMAN. 4. Şertên krîtîk ên ji bo mezinbûna CVD bi rêbaza epîtaksiya gav-kontrolkirî ya 4H-SiC

KEMAN. 5. Berawirdkirina rêjeyên mezinbûnê di bin çavkaniyên cihêreng ên silicon de di epîtaksiya 4H-SiC de

Heya nuha, teknolojiya epîtaksiya karbîd a silicon di serîlêdanên voltaja nizm û navîn de (wekî amûrên 1200 volt) bi rêkûpêk gihîştî ye. Yekrengiya qelewbûnê, yekdestiya giraniya dopîngê û dabeşkirina kêmasiyê ya qata epîtaksial dikare bigihîje astek nisbeten baş, ku di bingeh de dikare hewcedariyên voltaja navîn û nizm SBD (dîoda Schottky), MOS (transîstora bandora zeviyê ya nîv-conductor oksîdê metal), JBS ( dioda girêdanê) û amûrên din.

Lêbelê, di warê tansiyona bilind de, waferên epitaxial hîn jî hewce ne ku gelek pirsgirêkan derbas bikin. Mînakî, ji bo cîhazên ku hewce ne ku li hember 10,000 volt bisekinin, stûrahiya qata epîtaksial hewce ye ku bi qasî 100 μm be. Li gorî cîhazên voltaja nizm, qalindahiya qata epîtaksial û yekrengiya hûrbûna dopîngê pir cûda ne, nemaze yekrengiya berhevoka dopîngê. Di heman demê de, kêmasiya sêgoşeya di qata epitaxial de dê performansa giştî ya cîhazê jî hilweşîne. Di serîlêdanên voltaja bilind de, celebên cîhazê meyl dikin ku amûrên bipolar bikar bînin, ku di qata epitaxial de jiyanek hindikahiyek bilind hewce dike, ji ber vê yekê pêdivî ye ku pêvajo were xweşbîn kirin da ku temenê hindikahiyê baştir bike.

Heya nuha, epîtaksiya navmalî bi gelemperî 4 înç û 6 înç e, û rêjeya epîtaksiya karbîd a silicon-a mezin sal bi sal zêde dibe. Mezinahiya pelika epîtaksial a silicon carbide bi piranî ji hêla mezinahiya substrata karbîd a silicon ve sînorkirî ye. Heya nuha, substrata karbîd a silicon 6-inch hatiye bazirganîkirin, ji ber vê yekê epitaxial karbîdê silicon hêdî hêdî ji 4 înç derbasî 6 înç dibe. Bi pêşkeftina domdar a teknolojiya amadekirina substrata karbîd a silicon û berbelavkirina kapasîteyê re, bihayê substratê karbîd silicon hêdî hêdî kêm dibe. Di berhevoka bihayê pelê epîtaksial de, substrat ji% 50-ê lêçûnê digire, ji ber vê yekê bi kêmbûna bihayê substratê, tê payîn ku bihayê pelê epîtaksial karbîdê silicon jî kêm bibe.