Што е епитаксијален раст контролиран со чекор?

Како една од основните технологии за подготовка на уреди за напојување на SiC, квалитетот на епитаксијата расте со технологијата за епитаксијален раст на SiC директно ќе влијае на перформансите на уредите SiC. Во моментов, најглавната технологија за епитаксијален раст на SiC е хемиско таложење на пареа (CVD).

Постојат многу стабилни кристални политипови на SiC. Затоа, за да се овозможи добиениот епитаксиален слој на раст да го наследи специфичниот кристален политип наSiC супстрат, неопходно е да се пренесат тродимензионалните информации за атомски аранжман на подлогата во слојот на епитаксијален раст и за ова се потребни некои посебни методи. Хиројуки Матсунами, професор Емиритус на Универзитетот Кјото и други предложи таква SIC епитаксијална технологија за раст, која врши хемиско таложење на пареата (CVD) на кристалниот авион со низок индекс на подлогата SIC во мала насока надвор од аголот под соодветни услови за раст. Овој технички метод се нарекува и метод на епитаксијален раст контролиран од чекор.

Слика 1 покажува како да се изврши SIC епитаксичен раст со чекор контролиран метод на епитаксичен раст. Површината на чиста и исклучена аголна SIC супстрат се формира во слоеви на чекори, а се добива чекор и структура на табелата на молекуларно ниво. Кога е воведен суровиот материјален гас, суровината се доставува на површината на SIC подлогата, а суровината што се движи на масата е заробена од чекорите во низа. Кога заробената суровина формира аранжман во согласност со кристалниот политип наSiC супстратВо соодветната позиција, епитаксилниот слој успешно го наследува специфичниот кристален политип на SIC подлогата.

Слика 1: Епитаксијален раст на SIC подлогата со исклучен агол (0001)

Се разбира, може да има проблеми со чекор-контролирана технологија за епитаксијален раст. Кога условите за раст не ги исполнуваат соодветните услови, суровините ќе ги нуркаат и генерираат кристали на табелата, отколку на чекорите, што ќе доведе до раст на различни кристални политипи, предизвикувајќи да не успее да порасне идеалниот епитаксичен слој. Ако хетерогени политипи се појавуваат во епитаксијалниот слој, уредот за полупроводници може да остане со фатални дефекти. Затоа, во чекор контролирана технологија за епитаксијален раст, степенот на девијација мора да биде дизајниран за да ја направи ширината на чекорот да достигне разумна големина. Во исто време, концентрацијата на Si суровини и в суровини во суровини во суровини, температурата на раст и други услови, исто така, мора да ги исполнат условите за приоритетно формирање на кристали на чекорите. Во моментов, површината на главнатаSIC подлога од 4H-типна пазарот претставува површина со агол на отклон од 4° (0001), која може да ги исполни и барањата на технологијата за епитаксијален раст со контролиран чекор и зголемување на бројот на наполитанки добиени од буле.

Водородот со висока чистота се користи како носител во методот на хемиско таложење на пареа за епитаксијален раст на SiC, а Si суровините како што се SiH4 и C суровините како C3H8 се внесуваат на површината на подлогата SiC чија температура на подлогата секогаш се одржува на 1500-1600℃. На температура од 1500-1600°C, доколку температурата на внатрешниот ѕид на опремата не е доволно висока, нема да се подобри ефикасноста на снабдувањето со суровините, па затоа е неопходно да се користи реактор со топол ѕид. Постојат многу видови на SiC опрема за епитаксијален раст, вклучувајќи вертикална, хоризонтална, мулти-нафора и единечнанафтатипови. Слики 2, 3 и 4 го прикажуваат протокот на гас и конфигурацијата на подлогата на реакторот на три типа на опрема за епитаксијален раст на SiC.

Слика 2 Ротација и револуција со повеќе чипови

Слика 3 Револуција со повеќе чипови

Слика 4 Еден чип

Постојат неколку клучни точки што треба да се земат предвид за да се постигне масовно производство на SIC епитаксијални подлоги: униформност на дебелината на епитаксијалниот слој, униформноста на концентрацијата на допинг, прашината, приносот, фреквенцијата на замена на компонентите и практичноста на одржувањето. Меѓу нив, униформноста на концентрацијата на допинг директно ќе влијае на дистрибуцијата на отпорност на напон на уредот, така што униформноста на површината на нафтата, серијата и серијата е многу голема. Покрај тоа, производите за реакција прикачени на компонентите во реакторот и системот за издувни гасови за време на процесот на раст ќе станат извор на прашина и како полесно да се отстранат овие прашини е исто така важна насока за истражување.

По SIC епитаксичен раст, се добива единечен кристален слој со висока чистота SIC што може да се користи за производство на електрични уреди. Покрај тоа, преку епитаксичен раст, дислокацијата на базалната рамнина (BPD) што постои во подлогата, исто така, може да се претвори во дислокација на работ на навој (TED) на интерфејсот на подлогата/лебдат слојот (види слика 5). Кога ќе се пробие биполарна струја, БПД ќе претрпи проширување на дефектите за редење, што резултира во деградација на карактеристиките на уредот, како што е зголемената отпорност. Сепак, откако БПД ќе се претвори во ТЕД, електричните карактеристики на уредот нема да бидат засегнати. Епитаксијалниот раст може значително да ја намали деградацијата на уредот предизвикана од биполарна струја.

Слика 5: БПД на SIC подлогата пред и по епитаксијалниот раст и пресекот на TED по конверзијата

Во епитаксијалниот раст на SiC, често се вметнува тампон слој помеѓу дрифтниот слој и подлогата. Тампон слојот со висока концентрација на допинг од n-тип може да промовира рекомбинација на малцинските носители. Дополнително, тампон слојот има и функција на конверзија на дислокација на базалната рамнина (BPD), што има значително влијание врз цената и е многу важна технологија за производство на уреди.