Silicon Carbide Epitaxy: Cov Ntsiab Cai ntawm Cov Txheej Txheem, Kev Tswj Qhov Thickness, thiab Kev Sib Tw Ntawm Qhov Tsis Zoo

Silicon carbide (SiC) epitaxy yog lub plawv ntawm kev hloov pauv hluav taws xob niaj hnub no. Txij li cov tsheb fais fab mus rau cov tshuab hluav taws xob rov ua dua tshiab thiab cov tsav tsheb muaj zog siab, kev ua tau zoo thiab kev ntseeg siab ntawm SiC cov khoom siv nyob ntawm qhov tsim hluav taws xob tsawg dua li qhov tshwm sim thaum ob peb micrometers ntawm kev loj hlob ntawm cov siv lead ua rau ntawm qhov chaw wafer. Tsis zoo li silicon, qhov twg epitaxy yog ib qho txheej txheem laus thiab zam txim, SiC epitaxy yog ib qho kev tawm dag zog meej thiab tsis zam txim hauv kev tswj hwm atomic-scale.

Tsab xov xwm no tshawb nrhiav sebSiC epitaxyua haujlwm, vim li cas kev tswj qhov tuab thiaj li tseem ceeb heev, thiab vim li cas qhov tsis zoo tseem yog ib qho ntawm cov teeb meem nyuaj tshaj plaws hauv tag nrho cov khoom siv SiC.

1. SiC Epitaxy Yog Dab Tsi thiab Vim Li Cas Nws Thiaj Tseem Ceeb?

Epitaxy hais txog kev loj hlob ntawm ib txheej crystalline uas nws cov atomic arrangement ua raws li ntawm cov substrate hauv qab. Hauv SiC fais fab khoom siv, cov txheej epitaxial no tsim cov cheeb tsam nquag uas qhov voltage blocking, tam sim no conduction, thiab switching behavior tau txhais.

Tsis zoo li cov khoom siv silicon, uas feem ntau vam khom rau kev doping ntau, cov khoom siv SiC vam khom ntau rau cov txheej epitaxial nrog cov tuab thiab cov qauv doping zoo. Qhov sib txawv ntawm tsuas yog ib micrometer hauv epitaxial thickness tuaj yeem hloov pauv qhov hluav taws xob tawg, kev tiv thaiv, thiab kev ntseeg siab mus sij hawm ntev.

Hauv ntej, SiC epitaxy tsis yog ib qho txheej txheem txhawb nqa - nws txhais cov cuab yeej.

2. Cov Ntsiab Lus ntawm SiC Epitaxial Kev Loj Hlob

Feem ntau cov tshuaj SiC epitaxy lag luam yog ua tiav los ntawm kev siv cov tshuaj vapor deposition (CVD) ntawm qhov kub siab heev, feem ntau ntawm 1,500 ° C thiab 1,650 ° C. Cov pa roj silane thiab hydrocarbon raug coj mus rau hauv lub reactor, qhov twg silicon thiab carbon atoms decompose thiab rov sib sau ua ke ntawm qhov chaw wafer.

Muaj ntau yam ua rau SiC epitaxy nyuaj dua li silicon epitaxy:

• Qhov kev sib txuas ntawm covalent muaj zog ntawm silicon thiab carbon

• Kub siab heev uas yuav ua rau cov khoom siv ruaj khov

• Kev rhiab heev rau cov kauj ruam ntawm qhov chaw thiab qhov tsis raug ntawm cov substrate

• Qhov muaj ntau hom SiC polytypes

Txawm tias qhov sib txawv me ntsis hauv cov roj ntws, qhov kub thiab txias sib xws, lossis kev npaj nto tuaj yeem ua rau muaj qhov tsis zoo uas kis mus rau hauv txheej epitaxial.

3. Kev Tswj Qhov Thickness: Vim Li Cas Micrometers Tseem Ceeb

Hauv cov khoom siv fais fab SiC, qhov tuab ntawm epitaxial ncaj qha txiav txim siab qhov muaj peev xwm ntawm lub zog hluav taws xob. Piv txwv li, ib lub cuab yeej 1,200 V yuav xav tau ib txheej epitaxial tsuas yog ob peb micrometers tuab xwb, thaum lub cuab yeej 10 kV tuaj yeem xav tau kaum tawm micrometers.

Ua kom tau qhov tuab sib npaug thoob plaws tag nrho 150 hli lossis 200 hli wafer yog qhov kev sib tw loj hauv kev tsim kho. Kev hloov pauv me me li ± 3% tuaj yeem ua rau:

• Kev faib hluav taws xob tsis sib xws

• Txo cov nqi hluav taws xob tawg

• Kev ua haujlwm tsis sib xws ntawm cov khoom siv

Kev tswj qhov tuab yog qhov nyuaj ntxiv los ntawm qhov xav tau qhov kev ntsuas doping kom meej. Hauv SiC epitaxy, qhov tuab thiab doping yog sib txuas ua ke nruj nreem - kev kho ib qho feem ntau cuam tshuam rau lwm qhov. Qhov kev sib koom ua ke no yuam cov chaw tsim khoom kom sib npaug qhov kev loj hlob, kev sib xws, thiab cov khoom zoo tib lub sijhawm.

4. Tej Yam Tsis Zoo: Qhov Kev Sib Tw Uas Tseem Muaj

Txawm hais tias kev lag luam muaj kev vam meej sai sai los xij, qhov tsis zoo tseem yog qhov teeb meem tseem ceeb hauv SiC epitaxy. Qee qhov hom kev tsis zoo tseem ceeb tshaj plaws suav nrog:

• Kev puas tsuaj ntawm lub dav hlau basal, uas tuaj yeem nthuav dav thaum lub sijhawm ua haujlwm ntawm lub cuab yeej thiab ua rau muaj kev puas tsuaj ntawm bipolar

• Cov teeb meem ntawm kev teeb tsa, feem ntau tshwm sim thaum lub sijhawm epitaxial loj hlob

• Cov kav dej me me, feem ntau txo qis hauv cov substrates niaj hnub tab sis tseem muaj feem cuam tshuam rau cov qoob loo

• Cov teeb meem ntawm cov carrots thiab cov teeb meem peb sab, txuas nrog kev tsis ruaj khov ntawm kev loj hlob hauv zos

Qhov ua rau cov teeb meem epitaxial tshwj xeeb muaj teeb meem yog tias ntau yam pib los ntawm lub substrate tab sis hloov zuj zus thaum lub sijhawm loj hlob. Ib qho wafer uas zoo li lees txais tau tuaj yeem tsim cov teeb meem hluav taws xob tsuas yog tom qab epitaxy, ua rau kev tshuaj ntsuam thaum ntxov nyuaj.

5. Lub Luag Haujlwm ntawm Qhov Zoo ntawm Cov Khoom Siv

Epitaxy tsis tuaj yeem them rau cov substrates tsis zoo. Qhov roughness ntawm qhov chaw, lub kaum sab xis tsis raug, thiab qhov ceev ntawm lub dav hlau basal dislocation txhua yam muaj feem cuam tshuam rau cov txiaj ntsig epitaxial.

Thaum cov wafer txoj kab uas hla nce ntxiv ntawm 150 hli mus rau 200 hli thiab dhau ntawd, kev tswj kom zoo ib yam li qub yuav nyuaj dua. Txawm tias qhov sib txawv me me thoob plaws wafer tuaj yeem txhais tau tias muaj qhov sib txawv loj hauv kev coj tus cwj pwm epitaxial, ua rau cov txheej txheem nyuaj dua thiab txo cov txiaj ntsig tag nrho.

Qhov kev sib txuas nruj ntawm substrate thiab epitaxy yog ib qho laj thawj uas SiC cov khoom siv saw hlau tau sib xyaw ua ke ntau dua li nws cov silicon counterpart.

6. Kev Sib Tw Nce Qib ntawm Cov Wafer Loj Dua

Kev hloov mus rau SiC wafers loj dua ua rau txhua qhov kev sib tw epitaxial loj zuj zus. Qhov kub thiab txias hloov pauv nyuaj rau tswj, kev sib npaug ntawm cov roj ntws ua rau muaj kev nkag siab ntau dua, thiab txoj kev kis kab mob ntev dua.

Tib lub sijhawm, cov chaw tsim khoom siv hluav taws xob xav tau cov lus qhia nruj dua: qhov ntsuas hluav taws xob siab dua, qhov tsis zoo tsawg dua, thiab qhov sib xws zoo dua ntawm wafer-rau-wafer. Yog li ntawd, Epitaxy systems yuav tsum ua tiav kev tswj hwm zoo dua thaum ua haujlwm ntawm cov nplai uas tsis tau xav txog rau SiC.

Qhov kev ntxhov siab no txhais tau ntau yam ntawm kev tsim kho tshiab niaj hnub no hauv kev tsim epitaxial reactor thiab kev ua kom zoo dua qub.

7. Vim li cas SiC Epitaxy txhais cov cuab yeej kev lag luam

Hauv kev tsim khoom silicon, epitaxy feem ntau yog tus nqi khoom. Hauv kev tsim khoom SiC, nws yog tus tsav tsheb muaj nqis.

Epitaxial yield ncaj qha txiav txim siab tias muaj pes tsawg lub wafers tuaj yeem nkag mus rau hauv kev tsim khoom siv, thiab muaj pes tsawg lub cuab yeej ua tiav raws li qhov tau teev tseg. Kev txo qis me me ntawm qhov tsis xws luag lossis qhov sib txawv ntawm qhov tuab tuaj yeem txhais tau tias muaj kev txo nqi ntau ntawm theem system.

Qhov no yog vim li cas kev nce qib hauv SiC epitaxy feem ntau muaj kev cuam tshuam loj dua rau kev txais yuav ua lag luam dua li kev tawg paj hauv kev tsim khoom siv nws tus kheej.

8. Saib Yav Tom Ntej

SiC epitaxy tab tom hloov pauv ntawm kev kos duab mus rau kev tshawb fawb, tab sis nws tseem tsis tau mus txog qhov loj hlob ntawm silicon. Kev nce qib txuas ntxiv yuav nyob ntawm kev saib xyuas zoo dua hauv qhov chaw, kev tswj hwm cov khoom siv nruj dua, thiab kev nkag siab tob dua txog cov txheej txheem tsim qhov tsis zoo.

Raws li cov khoom siv hluav taws xob thawb mus rau qhov muaj hluav taws xob siab dua, qhov kub siab dua, thiab cov qauv kev ntseeg siab dua, epitaxy yuav tseem yog cov txheej txheem ntsiag to tab sis txiav txim siab uas tsim lub neej yav tom ntej ntawm SiC thev naus laus zis.

Thaum kawg, qhov kev ua tau zoo ntawm cov tshuab fais fab tiam tom ntej yuav tsis txiav txim siab los ntawm cov duab kos hluav taws xob lossis cov khoom ntim khoom tshiab, tab sis los ntawm qhov tseeb ntawm cov atoms tau muab tso rau - ib txheej epitaxial ib zaug.