Ro-ràdh bunaiteach de phròiseas fàs epitaxial SiC

Is e film criostail singilte sònraichte a th’ ann an còmhdach epitaxial air fhàs air an wafer tro phròiseas ep·itaxial, agus canar wafer epitaxial ris an wafer substrate agus film epitaxial. Le bhith a’ fàs an còmhdach epitaxial silicon carbide air an t-substrate carbide silicon giùlain, faodar an wafer epitaxial aon-ghnèitheach silicon carbide ullachadh a-steach do dhiodan Schottky, MOSFETs, IGBTs agus innealan cumhachd eile, am measg sin is e substrate 4H-SiC an fheadhainn as cumanta a thathas a’ cleachdadh.

Air sgàth a 'phròiseas saothrachaidh eadar-dhealaichte de inneal cumhachd silicon carbide agus inneal cumhachd silicon traidiseanta, chan urrainn dha a bhith air a dhèanamh gu dìreach air stuth criostail singilte silicon carbide. Feumar stuthan epitaxial àrd-inbhe a bharrachd fhàs air an t-substrate criostal singilte giùlain, agus feumar diofar innealan a dhèanamh air an t-sreath epitaxial. Mar sin, tha buaidh mhòr aig càileachd an t-sreath epitaxial air coileanadh an inneil. Tha leasachadh coileanadh diofar innealan cumhachd cuideachd a’ cur air adhart riatanasan nas àirde airson tiugh còmhdach epitaxial, dùmhlachd dopaidh agus uireasbhaidhean.

FIG. 1. Dàimh eadar dùmhlachd dopaidh agus tiugh còmhdach epitaxial de inneal unipolar agus bholtadh bacadh

Tha dòighean ullachaidh còmhdach epitaxial SIC sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach modh fàs falmhachaidh, fàs epitaxial ìre leaghaidh (LPE), fàs epitaxial beam moileciuil (MBE) agus tasgadh bhalbhaichean ceimigeach (CVD). Aig an àm seo, is e tasgadh bhalbhaichean ceimigeach (CVD) am prìomh dhòigh air a chleachdadh airson cinneasachadh mòr ann am factaraidhean.

FIG. 2. Coimeas eadar prìomh dhòighean ullachaidh còmhdach epitaxial

Air an t-substrate far-axis {0001} le ceàrn teilt sònraichte, mar a chithear ann am Figear 2 (b), tha dùmhlachd uachdar a ’cheum nas motha, agus tha meud uachdar a’ cheum nas lugha, agus chan eil nucleation criostail furasta a dhèanamh. tachairt air uachdar a’ cheum, ach nas trice bidh e a’ tachairt aig àm aonaidh a’ cheum. Anns a 'chùis seo, chan eil ann ach aon iuchair nucleating. Mar sin, faodaidh an còmhdach epitaxial òrdugh cruachadh an t-substrate ath-riochdachadh gu foirfe, agus mar sin cuir às don duilgheadas co-sheasmhachd ioma-sheòrsa.

FIG. 3. Diagram pròiseas corporra de dhòigh epitaxy smachd ceum 4H-SiC

FIG. 4. Suidheachadh èiginneach airson fàs CVD le modh epitaxy fo smachd ceum 4H-SiC

FIG. 5. Coimeas eadar ìrean fàis fo dhiofar stòran sileaconach ann an epitaxy 4H-SiC

Aig an àm seo, tha teicneòlas epitaxy silicon carbide gu ìre mhath aibidh ann an tagraidhean bholtachd ìosal is meadhanach (leithid innealan 1200 bholt). Faodaidh èideadh tiugh, èideadh dùmhlachd dopaidh agus cuairteachadh uireasbhaidhean an t-sreath epitaxial ìre mhath a ruighinn, a dh’ fhaodas coinneachadh gu bunaiteach ri feumalachdan bholtachd meadhanach agus ìosal SBD (Schottky diode), MOS (transistor buaidh achaidh semiconductor meatailt ogsaid), JBS ( Junction diode) agus innealan eile.

Ach, ann an raon cuideam àrd, feumaidh wafers epitaxial fhathast faighinn thairis air mòran dhùbhlain. Mar eisimpleir, airson innealan a dh’ fheumas seasamh ri 10,000 volts, feumaidh tiugh an t-sreath epitaxial a bhith timcheall air 100 μm. An coimeas ri innealan bholtachd ìosal, tha tiugh an t-sreath epitaxial agus èideadh an dùmhlachd dopaidh gu math eadar-dhealaichte, gu sònraichte èideadh an dùmhlachd dopaidh. Aig an aon àm, sgriosaidh an locht triantan anns an t-sreath epitaxial coileanadh iomlan an inneil. Ann an tagraidhean àrd-bholtaid, tha seòrsachan innealan buailteach a bhith a 'cleachdadh innealan bipolar, a dh' fheumas beatha àrd beag-chuid anns an t-sreath epitaxial, agus mar sin feumar am pròiseas a mheudachadh gus beatha a 'mhion-chuid a leasachadh.

Aig an àm seo, tha an epitaxy dachaigheil sa mhòr-chuid 4 òirleach agus 6 òirleach, agus tha a ’chuibhreann de epitaxy carbide silicon mòr a’ dol suas bliadhna às deidh bliadhna. Tha meud duilleag epitaxial silicon carbide gu ìre mhòr air a chuingealachadh le meud substrate silicon carbide. Aig an àm seo, tha an substrate carbide silicon 6-òirleach air a mhalairteachadh, agus mar sin tha an epitaxial carbide silicon ag atharrachadh mean air mhean bho 4 òirleach gu 6 òirleach. Le leasachadh leantainneach air teicneòlas ullachaidh substrate silicon carbide agus leudachadh comas, tha prìs substrate silicon carbide a ’dol sìos mean air mhean. Ann an co-dhèanamh prìs duilleag epitaxial, tha an t-substrate a ’dèanamh suas còrr air 50% den chosgais, agus mar sin le crìonadh ann am prìs an t-substrate, thathas an dùil gun lùghdaich prìs duilleag epitaxial silicon carbide cuideachd.