ခြေလှမ်းထိန်းချုပ်ထားသော Estitaxial တိုးတက်မှုနှုန်းကဘာလဲ။

SiC ပါဝါစက်ပစ္စည်းများပြင်ဆင်မှုအတွက် အဓိကနည်းပညာများထဲမှတစ်ခုအနေဖြင့် SiC epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းပညာဖြင့် စိုက်ပျိုးထားသော epitaxy ၏အရည်အသွေးသည် SiC စက်ပစ္စည်းများ၏စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်မည်ဖြစ်ပါသည်။ လက်ရှိတွင် ပင်မရေစီးကြောင်းဖြစ်သော SiC epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းပညာမှာ ဓာတုအခိုးအငွေ့ထွက်ခြင်း (CVD) ဖြစ်သည်။

SIC ၏တည်ငြိမ်သောကြည်လင် polytypes များစွာရှိသည်။ ထို့ကြောင့်, ရရှိသော epitaxial တိုးတက်မှုအလွှာကို enable လုပ်ဖို့အတွက်တိကျတဲ့ Crystal Polytype ကိုအမွေဆက်ခံနိုင်ရန်အတွက်SiC အလွှာအလွှာ၏သုံးဖက်မြင်အက်တမ်အစီအစဉ်ဆိုင်ရာအချက်အလက်များကို epitaxial ကြီးထွားမှုအလွှာသို့လွှဲပြောင်းရန်လိုအပ်ပြီး၎င်းသည်အထူးနည်းလမ်းအချို့လိုအပ်သည်။ ကျိုတိုတက္ကသိုလ်၏ ဂုဏ်ထူးဆောင် ပါမောက္ခ Hiroyuki Matsunami နှင့် အခြားသူများက သင့်လျော်သော ကြီးထွားမှုအခြေအနေများအောက်တွင် ဓာတုအခိုးအငွေ့ထွက်ခြင်း (CVD) ကို လုပ်ဆောင်ပေးသည့် SiC epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းပညာကို အဆိုပြုခဲ့သည်။ ဤနည်းပညာပိုင်းဆိုင်ရာနည်းလမ်းကို step-controlled epitaxial growth method ဟုခေါ်သည်။

ပုံ 1 သည် အဆင့်ဆင့်ထိန်းချုပ်ထားသော epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းလမ်းဖြင့် SiC epitaxial ကြီးထွားမှုကို မည်သို့လုပ်ဆောင်ရမည်ကို ပြသထားသည်။ သန့်ရှင်းပြီး ထောင့်စွန်း SiC အလွှာ၏ မျက်နှာပြင်ကို အဆင့်ဆင့် အလွှာများအဖြစ် ဖွဲ့စည်းကာ မော်လီကျူးအဆင့် အဆင့်နှင့် ဇယားဖွဲ့စည်းပုံကို ရရှိသည်။ ကုန်ကြမ်းဓာတ်ငွေ့ကို မိတ်ဆက်သောအခါ ကုန်ကြမ်းကို SiC အလွှာ၏ မျက်နှာပြင်သို့ ထောက်ပံ့ပေးပြီး စားပွဲပေါ်တွင် ရွေ့လျားနေသည့် ကုန်ကြမ်းများကို အဆင့်ဆင့်အလိုက် ဖမ်းယူသည်။ ဖမ်းမိသော ကုန်ကြမ်းသည် ကြည်လင်သော polytype နှင့် ကိုက်ညီသော အစီအစဉ်တစ်ခု ဖွဲ့သောအခါSiC အလွှာသက်ဆိုင်ရာ အနေအထားတွင်၊ epitaxial အလွှာသည် SiC အလွှာ၏ သီးခြား crystal polytype ကို အောင်မြင်စွာ အမွေဆက်ခံသည်။

ပုံ 1- off-angle (0001) ဖြင့် SiC အလွှာ၏ Epitaxial ကြီးထွားမှု

ဟုတ်ပါတယ်, တစ်ဆင့်ထိန်းချုပ်ထားတဲ့ epitaxial တိုးတက်မှုနည်းပညာနှင့်ပြ problems နာများရှိနိုင်သည်။ ကြီးထွားမှုအခြေအနေများသည်သင့်လျော်သောအခြေအနေများနှင့်မကိုက်ညီပါကကုန်ကြမ်းများသည်ကွဲပြားခြားနားသော crystal polytypes ကြီးထွားလာရန်ပျက်ကွက်မည့်အဆင့်ဆင့်ကိုဖြစ်ပေါ်စေမည့်ခြေလှမ်းများပေါ်တွင်စားပွဲပေါ်မှာ crystals ကိုထုတ်လုပ်လိမ့်မည်။ အကယ်. HeterOgeneous PolyTypes သည် Estitaxial အလွှာတွင်တွေ့ရပါက Semiconductor Device သည်ချို့ယွင်းချက်ရှိသောချို့ယွင်းချက်များနှင့်ကျန်နိုင်ပါသည်။ ထို့ကြောင့်အဆင့်ဆင့်ထိန်းချုပ်ထားသော epitaxial တိုးတက်မှုနည်းပညာတွင်ခြေလှမ်းအကျယ်အ 0 န်းကိုကျိုးကြောင်းဆီလျော်သောအရွယ်အစားဖြစ်စေရန် Deplection ၏ဒီဂရီကိုဒီဇိုင်းပြုလုပ်ရမည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်, ကုန်ကြမ်းဓာတ်ငွေ့ရှိ Si Raw ပစ္စည်းများနှင့် C ကုန်ကြမ်းပစ္စည်းများ၏အာရုံစူးစိုက်မှု, တိုးတက်မှုအပူချိန်နှင့်အခြားအခြေအနေများသည်အဆင့်မြင့်သော crystals ၏ ဦး စားထားသည့် crystals ဖွဲ့စည်းခြင်းအတွက်အခြေအနေများနှင့်ကိုက်ညီရမည်။ ပစ္စုပ္ပန်မှာအဓိက၏မျက်နှာပြင်4H-type SiC အလွှာစျေးကွက်တွင် 4° deflection angle (0001) မျက်နှာပြင်ကိုပြသထားပြီး၊ step-controlled epitaxial growth technology ၏လိုအပ်ချက်များနှင့် boule မှရရှိသော wafers အရေအတွက်ကို တိုးမြင့်ပေးနိုင်သော 4° deflection angle (0001) ကိုပြသထားသည်။

သန့်စင်မှုမြင့်သော ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကို SiC epitaxial ကြီးထွားမှုအတွက် ဓာတုအငွေ့များ စုပုံခြင်းနည်းလမ်းတွင် သယ်ဆောင်သူအဖြစ် အသုံးပြုပြီး SiC ကုန်ကြမ်းဖြစ်သည့် SiH4 နှင့် C ကုန်ကြမ်းဖြစ်သည့် C3H8 တို့သည် SiC အလွှာ၏ မျက်နှာပြင်သို့ အပူချိန်ကို အမြဲထိန်းသိမ်းထားကြသည်။ 1500-1600 ℃။ အပူချိန် 1500-1600 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်တွင်၊ စက်၏အတွင်းနံရံ၏ အပူချိန်သည် မလုံလောက်ပါက ကုန်ကြမ်းများ၏ ထောက်ပံ့မှုထိရောက်မှု တိုးတက်လာမည်မဟုတ်သောကြောင့် ပူပြင်းသောနံရံဓာတ်ပေါင်းဖိုကို အသုံးပြုရန်လိုအပ်ပါသည်။ ဒေါင်လိုက်၊ အလျားလိုက်၊ multi-wafer နှင့် single- အပါအဝင် SiC epitaxial ကြီးထွားမှုဆိုင်ရာကိရိယာ အမျိုးအစားများစွာရှိပါသည်။ညှစ်အမျိုးအစားများ။ ပုံ 2၊ 3 နှင့် 4 သည် SiC epitaxial ကြီးထွားမှုပစ္စည်းသုံးမျိုး၏ ဓာတ်ပေါင်းဖိုအစိတ်အပိုင်း၏ ဓာတ်ငွေ့စီးဆင်းမှုနှင့် အလွှာဖွဲ့စည်းပုံကို ပြသထားသည်။

ပုံ 2 Multi-chip လည်ပတ်မှုနှင့် တော်လှန်ရေး

ပုံ 3 Multi-chip တော်လှန်ရေး

ပုံ 4 တစ်ခုတည်း chip

SiC epitaxial substrates များ အစုလိုက်အပြုံလိုက် ထုတ်လုပ်မှုကို ရရှိနိုင်စေရန်အတွက် ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည့် အဓိကအချက်များစွာရှိသည်- epitaxial အလွှာအထူ၏ ညီညွှတ်မှု၊ မူးယစ်ဆေးဝါးသုံးစွဲမှု တူညီမှု၊ ဖုန်မှုန့်၊ အထွက်နှုန်း၊ အစိတ်အပိုင်း အစားထိုးမှု အကြိမ်ရေနှင့် ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှု အဆင်ပြေစေရန်။ ၎င်းတို့တွင်၊ doping အာရုံစူးစိုက်မှု၏တူညီမှုသည် device ၏ဗို့အားခုခံဖြန့်ဖြူးမှုကိုတိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်လိမ့်မည်၊ ထို့ကြောင့် wafer မျက်နှာပြင်၊ အသုတ်နှင့်အသုတ်၏တူညီမှုသည်အလွန်မြင့်မားသည်။ ထို့အပြင်၊ ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်အတွင်း ဓာတ်ပေါင်းဖိုရှိ အစိတ်အပိုင်းများနှင့် အိတ်ဇောစနစ်တွင် ပါဝင်သော တုံ့ပြန်မှုထုတ်ကုန်များသည် ဖုန်မှုန့်အရင်းအမြစ်ဖြစ်လာမည်ဖြစ်ပြီး အဆိုပါဖုန်မှုန့်များကို မည်ကဲ့သို့ လွယ်ကူစွာဖယ်ရှားနည်းမှာလည်း အရေးကြီးသော သုတေသနလမ်းညွှန်ချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။

SiC epitaxial ကြီးထွားပြီးနောက်၊ ပါဝါစက်များထုတ်လုပ်ရန်အတွက် အသုံးပြုနိုင်သည့် သန့်စင်မြင့် SiC တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာကို ရရှိသည်။ ထို့အပြင်၊ epitaxial ကြီးထွားမှုမှတစ်ဆင့်၊ အလွှာအတွင်းရှိ basal plane dislocation (BPD) ကို substrate/drift layer interface ရှိ threading edge dislocation (TED) အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်သည် (ပုံ 5 ကိုကြည့်ပါ)။ စိတ်ကြွလျှပ်စီးကြောင်းတစ်ခုဖြတ်သန်းစီးဆင်းသောအခါ BPD သည် stacking fault expansion ကိုခံယူပြီး on-resistance တိုးလာသည်ကဲ့သို့သော စက်ပစ္စည်းလက္ခဏာများ ပျက်စီးသွားစေသည်။ သို့သော် BPD ကို TED သို့ပြောင်းပြီးနောက်၊ စက်၏လျှပ်စစ်ဝိသေသလက္ခဏာများကိုထိခိုက်မည်မဟုတ်ပါ။ Epitaxial ကြီးထွားမှုသည် စိတ်ကြွလျှပ်စီးကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော စက်ပစ္စည်းပျက်စီးမှုကို သိသိသာသာ လျှော့ချနိုင်သည်။

ပုံ 5 - CitAxAxial တိုးတက်မှုနှုန်းနှင့် TED Cross Section မတိုင်မီနှင့်အပြီးကူးပြောင်းပြီးနောက် TED Cross Section) မတိုင်မီနှင့်အပြီး BPD

SiC ၏ epitaxial ကြီးထွားမှုတွင်၊ ကြားခံအလွှာကို drift layer နှင့် substrate ကြားတွင် မကြာခဏ ထည့်သွင်းလေ့ရှိသည်။ n-type doping ပြင်းအားမြင့်မားသော ကြားခံအလွှာသည် လူနည်းစုသယ်ဆောင်သူများ၏ ပြန်လည်ပေါင်းစပ်မှုကို မြှင့်တင်နိုင်သည်။ ထို့အပြင်၊ ကြားခံအလွှာသည် ကုန်ကျစရိတ်အပေါ် များစွာသက်ရောက်မှုရှိပြီး အလွန်အရေးကြီးသော စက်ပစ္စည်းထုတ်လုပ်သည့်နည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည့် basal plane dislocation (BPD) ပြောင်းလဲခြင်း၏လုပ်ဆောင်ချက်လည်းပါရှိသည်။