Zer da pausoz kontrolatutako hazkunde epitaxiala?

SiC potentzia-gailuak prestatzeko oinarrizko teknologietako bat denez, SiC epitaxiaren hazkunde-teknologiak hazitako epitaxiaren kalitateak zuzenean eragingo du SiC gailuen errendimenduan. Gaur egun, SiC hazkuntza epitaxialaren teknologia nagusiena lurrun-deposizio kimikoa (CVD) da.

SICko kristal polipoi egonkor ugari daude. Hori dela eta, lortutako epitaxial hazkunde geruza gaitzeko gai daSic substratu, beharrezkoa da substratuaren hiru dimentsioko antolamendu atomikoaren informazioa hazkunde epitaxialeko geruzara transferitzea, eta horretarako metodo berezi batzuk behar dira. Hiroyuki Matsunami, Kyotoko Unibertsitateko irakasle emerituak eta beste batzuek SiC epitaxial hazkuntza teknologia bat proposatu zuten, hazkuntza-baldintza egokietan SiC substratuaren indize baxuko kristal-planoan lurrun-deposizio kimikoa (CVD) egiten duena. Metodo tekniko honi urrats-kontrolatutako hazkunde epitaxial metodoa ere deitzen zaio.

1. irudian erakusten da nola egin SIC hazkunde epitaxialak urrats epitaxialen hazkunde metodoaren bidez. SIC substratu garbia eta angelu huts baten azalera pauso geruzetan eratzen da, eta molekular-maila eta taularen egitura lortzen da. Lehengaien gasa sartzen denean, lehengaia SIC substratuaren azalera hornitzen da eta mahai gainean mugitzen den lehengaiak pausoak sekuentzian harrapatzen ditu. Harrapatutako lehengaiak moldaketa bat osatzen duenean, Crystal PolytyperenSic substratuDagokion posizioan, geruza epitaxialak arrakastaz heredatzen du SIC substratuaren kristal politiko espezifikoa.

1. Irudia: SiC substratuaren hazkunde epitaxiala off-angelu batekin (0001)

Jakina, arazoak egon daitezke urrats-kontrolatutako hazkunde epitaxialaren teknologiarekin. Hazkunde-baldintzek baldintza egokiak betetzen ez dituztenean, lehengaiek mahai gainean nukleatu eta kristalak sortuko dituzte eskaileretan baino, eta horrek kristal politipo ezberdinen hazkuntza ekarriko du, geruza epitaxial ezin hobea haztea eraginez. Geruza epitaxialean politipo heterogeneoak agertzen badira, gailu erdieroaleak akats hilgarriak gera daitezke. Hori dela eta, urrats-kontrolatutako hazkuntza epitaxialaren teknologian, desbideratze-maila diseinatu behar da urratsaren zabalera zentzuzko tamainara iristeko. Aldi berean, Si lehengaien eta C lehengaien kontzentrazioa lehengai gasean, hazkuntza-tenperaturak eta beste baldintza batzuek ere urratsetan kristalak eratzeko baldintzak bete behar dituzte. Gaur egun, nagusiaren azalera4H motako SiC substratuaMerkatuan 4 ° deflexio angelu (0001) azalera aurkezten da, pausoz gaindiko hazkunde epitaxial teknologiaren eskakizunak bete ditzakeena eta Boule-tik lortutako ogitoreen kopurua handituz.

Purutasun handiko hidrogenoa SIC EPITAXIAL HAZKUNTZAKO KUMPIAL HAZKUNTZAREN KOMIKA GARRANTZITSUA da. 1500-1600 ℃. 1500-1600 ºC-ko tenperaturan, ekipoaren barruko hormaren tenperatura nahikoa altua ez bada, lehengaien hornidura-eraginkortasuna ez da hobetuko, beraz, horma erreaktore beroa erabili behar da. SIC EPITAXIAL HAZKUNTZA EKIMENA HANDIAK, Bertikalak, horizontalak, multi-wafer eta bakarka daudeogiaMotak. 2., 3 eta 4 irudiek erakusten dute SIC Epitarxo Hazkunde Epitarioen hiru motatako hiru motatako erreaktorearen gasaren fluxua eta substratuaren konfigurazioa.

2. irudia Chip anitzeko biraketa eta iraultza

3. irudia Chip anitzeko iraultza

4. Irudia Txip bakarra

SIC Substrato epitaxialen ekoizpen masiboa lortzeko hainbat puntu daude kontuan hartzeko. Horien artean, dopinaren kontzentrazioaren uniformetasunak zuzenean eragingo du gailuaren tentsio-erresistentziaren banaketari, beraz, ogien azaleraren, sorta eta sorta oso altua da. Horrez gain, erreaktorearen osagaiei eta hazkunde prozesuan dauden ihes-sistemari atxikitako erreakzio produktuak hauts-iturri bihurtuko dira eta nola kendu hautsak modu egokian ikerketa norabide garrantzitsua da.

SiC epitaxia-hazkundearen ondoren, potentzia-gailuak fabrikatzeko erabil daitekeen SiC kristal bakarreko purutasun handiko geruza lortzen da. Horrez gain, hazkunde epitaxialaren bidez, substratuan dagoen basal planoko dislokazioa (BPD) ere bihur daiteke harizko ertzaren dislokazio (TED) substratu/derrift geruzaren interfazean (ikus 5. irudia). Korronte bipolarra igarotzen denean, BPD-ak akatsen pilaketa-hedapena jasango du, eta, ondorioz, gailuaren ezaugarriak hondatuko dira, hala nola erresistentzia handitzea. Hala ere, BPD TED bihurtu ondoren, gailuaren ezaugarri elektrikoei ez zaie eragingo. Hazkunde epitaxialak korronte bipolarrak eragindako gailuaren degradazioa nabarmen murrizten du.

5. Irudia: SiC substratuaren BPD hazkuntza epitaxialaren aurretik eta ondoren eta TED gurutze-sekzioa bihurketa ondoren

SICen hazkunde epitaxialean, bufferraren geruza askotan sartzen da drift geruzaren eta substratuaren artean. N motako dopinaren kontzentrazio handiko geruzak garraiolari gutxiengoen birkonbinazioa sustatu dezake. Horrez gain, bufferraren geruzak hegazkin basalaren dislokazioaren (BPD) bihurketaren funtzioa ere badu, eta horrek eragin handia du kostuan eta gailuaren fabrikazio teknologia oso garrantzitsua da.