Co to jest kontrolowany krokowo wzrost epitaksjalny?

Jako jedna z podstawowych technologii wytwarzania urządzeń zasilających SiC, jakość epitaksji wyhodowanej za pomocą technologii wzrostu epitaksjalnego SiC będzie miała bezpośredni wpływ na wydajność urządzeń SiC. Obecnie najpopularniejszą technologią epitaksjalnego wzrostu SiC jest chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD).

Istnieje wiele stabilnych kryształowych politypów SIC. Dlatego w celu umożliwienia uzyskanej warstwy wzrostu epitaksjalnego odziedziczenia specyficznego kryształu politypuPodłoże SiC, Konieczne jest przeniesienie trójwymiarowych informacji o układzie atomowym podłoża do warstwy wzrostu epitaksjalnego, a to wymaga pewnych specjalnych metod. Hiroyuki Matsunami, emerytowany profesor Uniwersytetu w Kioto i inni zaproponowali taką technologię wzrostu epitaksjalnego, która wykonuje chemiczne odkładanie pary (CVD) na płaszczyźnie kryształów o niskim indeksie podłoża SIC w niewielkim kierunku poza kątem. Ta metoda techniczna jest również nazywana metodą wzrostu epitaksjalnego stopnia kontrolowanego.

Rycina 1 pokazuje, jak wykonać wzrost epitaksjalny SIC metodą wzrostu epitaksjalnego. Powierzchnia podłoża SIC czystego i podgrzewającego jest tworzona w warstwach kroków i uzyskuje się krok i strukturę stołową na poziomie molekularnym. Po wprowadzeniu gazu surowca surowiec jest dostarczany do powierzchni podłoża SIC, a surowiec poruszający się po stole jest rejestrowany przez kroki sekwencji. Kiedy przechwycony surowiec tworzy układ zgodny z kryształowym politypemPodłoże SiCw odpowiednim położeniu warstwa epitaksjalna z powodzeniem dziedziczy specyficzny polityp kryształu podłoża SiC.

Rycina 1: Wzrost epitaksjalny podłoża SIC z pod kątem (0001)

Oczywiście mogą wystąpić problemy z technologią wzrostu epitaksjalnego. Gdy warunki wzrostu nie spełniają odpowiednich warunków, surowce zarodkują i generują kryształy na stole, a nie na schodach, co doprowadzi do wzrostu różnych kryształowych wielobójstw, powodując, że idealna warstwa epitaksjalna nie wzrośnie. Jeśli heterogeniczne politypy pojawiają się w warstwie epitaksjalnej, urządzenie półprzewodnikowe może pozostać z śmiertelnymi wadami. Dlatego w kontrolowanej przez stopnia technologii wzrostu epitaksjalnego stopień ugięcia musi być zaprojektowany tak, aby szerokość kroku osiągnęła rozsądny rozmiar. Jednocześnie stężenie surowców SI i surowców C w gazie surowca, temperatura wzrostu i inne warunki muszą również spełniać warunki do tworzenia priorytetów kryształów na etapach. Obecnie powierzchnia głównejPodłoże SiC typu 4HNa rynku przedstawia powierzchnię kąt odchylenia 4 ° (0001), która może spełniać zarówno wymagania technologii wzrostu epitaksjalnego wzrostu stopniowego, jak i zwiększenie liczby płytek uzyskanych z bul.

Wodór o wysokiej ostrości jest stosowany jako nośnik w chemicznej metodzie osadzania pary dla SIC Epitaksial Wzrost, a surowce SI, takie jak SIH4 i C Surowce, takie jak C3H8, są wprowadzane na powierzchnię podłoża SIC, którego temperatura podłoża jest zawsze utrzymywana w AT. 1500-1600 ℃. W temperaturze 1500-1600 ° C, jeśli temperatura wewnętrznej ściany sprzętu nie jest wystarczająco wysoka, wydajność zasilania surowców nie zostanie ulepszona, więc konieczne jest użycie reaktora na gorąco. Istnieje wiele rodzajów urządzeń do wzrostu epitaksjalnego SIC, w tym pionowe, poziome, wielokrotne i jedno-opłatektypy. Rysunki 2, 3 i 4 przedstawiają przepływ gazu i konfigurację podłoża w części reaktora trzech typów urządzeń do wzrostu epitaksjalnego SiC.

Rysunek 2 Rotacja i rewolucja wielu chipów

Rysunek 3 Rewolucja wieloukładowa

Rysunek 4 pojedynczy układ

Aby osiągnąć masową produkcję podłoży epitaksjalnych SiC, należy wziąć pod uwagę kilka kluczowych punktów: jednorodność grubości warstwy epitaksjalnej, jednorodność stężenia domieszki, zapylenie, wydajność, częstotliwość wymiany komponentów i wygoda konserwacji. Wśród nich równomierność stężenia domieszkowania będzie miała bezpośredni wpływ na rozkład rezystancji napięcia urządzenia, więc jednorodność powierzchni płytki, partii i partii, jest bardzo wysoka. Ponadto produkty reakcji przyczepiające się do elementów reaktora i układu wydechowego podczas procesu wzrostu staną się źródłem pyłu, a ważnym kierunkiem badań jest również sposób wygodnego usuwania tych pyłów.

Po epitaksjalnym wzroście SiC otrzymuje się warstwę monokrystaliczną SiC o wysokiej czystości, którą można wykorzystać do produkcji urządzeń zasilających. Ponadto, poprzez wzrost epitaksjalny, dyslokacja w płaszczyźnie podstawowej (BPD) istniejąca w podłożu może również zostać przekształcona w dyslokację krawędzi gwintowanej (TED) na styku podłoża/warstwy dryfu (patrz rysunek 5). Gdy przepływa prąd bipolarny, BPD ulegnie rozszerzeniu w wyniku uszkodzenia stosu, co spowoduje pogorszenie charakterystyki urządzenia, takie jak zwiększona rezystancja włączenia. Jednak po przekonwertowaniu definicji BPD na TED właściwości elektryczne urządzenia nie ulegną zmianie. Wzrost epitaksjalny może znacznie zmniejszyć degradację urządzenia spowodowaną prądem bipolarnym.

Rycina 5: BPD substratu SIC przed i po wzroście epitaksjalnego oraz przekroju TED po konwersji

W wzroście epitaksji SIC często wstawiana jest warstwa bufora między warstwą dryfu a podłożem. Warstwa bufora o wysokim stężeniu domieszkowania typu N może sprzyjać rekombinacji nośników mniejszościowych. Ponadto warstwa bufora ma również funkcję konwersji przemieszczenia płaszczyzn podstawy (BPD), która ma znaczący wpływ na koszt i jest bardzo ważną technologią produkcji urządzeń.