Kaj je postopno nadzorovana epitaksialna rast？

Kakovost epitaksije, pridobljene s tehnologijo epitaksialne rasti SiC, bo kot ena od ključnih tehnologij za pripravo močnostnih naprav SiC neposredno vplivala na delovanje naprav SiC. Trenutno je najbolj razširjena tehnologija epitaksialne rasti SiC kemično naparjevanje (CVD).

Obstaja veliko stabilnih kristalnih politipov SiC. Zato, da bi pridobljeni epitaksialni rastni sloj lahko podedoval specifični kristalni politipSiC substrat, je treba prenesti tridimenzionalne informacije o atomski razporeditvi substrata na epitaksialno rastno plast, kar zahteva nekaj posebnih metod. Hiroyuki Matsunami, zaslužni profesor Kjotske univerze, in drugi so predlagali takšno epitaksialno rastno tehnologijo SiC, ki izvaja kemično nanašanje iz pare (CVD) na kristalno ravnino substrata SiC z nizkim indeksom v majhni smeri stranskega kota pod ustreznimi rastnimi pogoji. Ta tehnična metoda se imenuje tudi stopenjsko nadzorovana epitaksialna rastna metoda.

Slika 1 prikazuje, kako izvajati Epitaksialno rast SIC z metodo rasti epitaksialne rasti. Površina čistega in zunajkotnega sic substrata se oblikuje v plasti korakov, dobimo pa je stopnja in struktura tabele na molekularni ravni. Ko se uvede plin surovine, se surovina dovaja na površino sic podlage, surovina pa se premika po mizi. Ko zajeta surovina tvori razporeditev, skladna s kristalnim politipomSiC substratna ustreznem položaju epitaksialna plast uspešno podeduje specifični kristalni politip substrata SiC.

Slika 1: Epitaksialna rast SIC substrata s kotnim kotom (0001)

Seveda lahko pride do težav s tehnologijo postopno nadzorovane epitaksialne rasti. Ko pogoji rasti ne izpolnjujejo ustreznih pogojev, bodo surovine nukleirale in ustvarile kristale na mizi in ne na stopnicah, kar bo vodilo do rasti različnih kristalnih politipov, kar bo povzročilo nezmožnost rasti idealne epitaksialne plasti. Če se v epitaksialni plasti pojavijo heterogeni politipi, lahko polprevodniška naprava ostane s smrtnimi napakami. Zato mora biti stopenjsko nadzorovana tehnologija epitaksialne rasti stopnja upogiba zasnovana tako, da širina koraka doseže razumno velikost. Hkrati morajo koncentracija surovin Si in surovin C v plinu surovine, temperatura rasti in drugi pogoji izpolnjevati tudi pogoje za prednostno tvorbo kristalov na stopnicah. Trenutno je površina glavnega4H-tip sic substratNa trgu predstavlja površino 4 ° upogib (0001), ki lahko ustreza tako zahtevam nadzorovane tehnologije epitaksialne rasti in poveča število rezin, pridobljenih iz vrvi.

Vodik z visoko čistočo se uporablja kot nosilec v metodi kemičnega nalaganja hlapov za Epitaksialno rast SIC, Si surovine, kot sta SIH4 in C surovine, kot je C3H8 1500-1600 ℃. Pri temperaturi 1500-1600 ° C, če temperatura notranje stene opreme ni dovolj visoka, učinkovitost oskrbe s surovinami ne bo izboljšana, zato je treba uporabiti reaktor vroče stene. Obstaja veliko vrst opreme za epitaksialno rast SiC, vključno z vertikalno, vodoravno, večkratno in enojnorentavrste. Slike 2, 3 in 4 prikazujejo pretok plina in substratne konfiguracije reaktorskega dela treh vrst opreme SIC epitaksialne rasti.

Slika 2 Vrtenje in revolucija z več čipi

Slika 3 Revolucija z več čipi

Slika 4 En sam čip

Za doseganje množične proizvodnje epitaksialnih substratov SIC je treba upoštevati več ključnih točk: enotnost debeline epitaksialne plasti, enotnost dopinške koncentracije, prah, donos, pogostost zamenjave komponent in udobje vzdrževanja. Med njimi bo enakomernost koncentracije dopinga neposredno vplivala na porazdelitev napetosti naprave, zato je enakomernost površine rezin, serije in serije zelo visoka. Poleg tega bodo reakcijski produkti, pritrjeni na komponente v reaktorju in izpušnem sistemu med procesom rasti, postali vir prahu in kako priročno odstraniti te prah je tudi pomembna raziskovalna smer.

Po sic epitaksialni rasti se pridobi enojna enojna kristalna plast, ki jo lahko uporabimo za izdelavo napajalnih naprav. Poleg tega se lahko z epitaksialno rastjo bazalna dislokacija ravnine (BPD), ki obstaja v substratu, tudi pretvori v dislokacijo roba navoja (TED) na vmesniku substrata/plasti (glej sliko 5). Ko bo bipolarni tok tekel skozi, se bo BPD podvrgel širjenju napak, kar bo povzročilo razgradnjo značilnosti naprave, kot je povečana odpornost na napravo. Ko pa se BPD pretvori v TED, na električne značilnosti naprave ne bodo vplivale. Epitaksialna rast lahko znatno zmanjša razgradnjo naprave, ki jo povzroči bipolarni tok.

Slika 5: BPD SIC substrata pred in po epitaksialni rasti ter presek TED po pretvorbi

Pri epitaksialni rasti SiC je med nanosno plastjo in substratom pogosto vstavljen vmesni sloj. Puferski sloj z visoko koncentracijo dopinga n-tipa lahko spodbuja rekombinacijo manjšinskih nosilcev. Poleg tega ima vmesni sloj tudi funkcijo pretvorbe dislokacije v bazalni ravnini (BPD), kar ima precejšen vpliv na stroške in je zelo pomembna tehnologija izdelave naprave.