एपिटेक्सियल तहहरू: उन्नत सेमीकन्डक्टर उपकरणहरूको आधार

चित्र १: डोपिङ सांद्रता, तह मोटाई, र एकध्रुवीय उपकरणहरूको लागि ब्रेकडाउन भोल्टेज बीचको सम्बन्धलाई चित्रण गर्दछ।

SiC epitaxial लेयरहरूको तयारीले मुख्यतया वाष्पीकरण वृद्धि, तरल चरण एपिटेक्सी (LPE), आणविक बीम एपिटेक्सी (MBE), र रासायनिक भाप डिपोजिसन (CVD) जस्ता प्रविधिहरू समावेश गर्दछ, जसमा CVD कारखानाहरूमा ठूलो उत्पादनको लागि प्रमुख विधि हो।

तालिका 1: मुख्य एपिटेक्सियल तह तयारी विधिहरूको तुलनात्मक सिंहावलोकन प्रदान गर्दछ।

एक ग्राउन्डब्रेकिंग दृष्टिकोणले चित्र 2(b) मा चित्रण गरिएझैं एक विशिष्ट झुकाव कोणमा अफ-अक्ष {0001} सब्सट्रेटहरूमा वृद्धि समावेश गर्दछ। यो विधिले स्टेप साइज घटाउँदा, मुख्यतया स्टेप बन्चिङ साइटहरूमा न्यूक्लियसनलाई सहज बनाउँदा र यसरी, एपिटेक्सियल लेयरलाई सब्सट्रेटको स्ट्याकिङ अनुक्रमलाई पूर्ण रूपमा नक्कल गर्न, पोलिटाइपहरूको सहअस्तित्व हटाउन अनुमति दिँदै चरण घनत्व बढाउँछ।

चित्र २: 4H-SiC मा चरण-नियन्त्रित एपिटेक्सीको भौतिक प्रक्रिया प्रदर्शन गर्दछ।

चित्र 3: 4H-SiC को लागि चरण-नियन्त्रित एपिटेक्सीमा CVD वृद्धिको लागि महत्वपूर्ण अवस्थाहरू देखाउँछ।

चित्र 4: 4H-SiC epitaxy को लागि विभिन्न सिलिकन स्रोतहरू अन्तर्गत वृद्धि दरहरू तुलना गर्दछ।

कम र मध्यम भोल्टेज अनुप्रयोगहरूको दायरामा (जस्तै, 1200V यन्त्रहरू), SiC epitaxy प्रविधि परिपक्व चरणमा पुगेको छ, मोटाई, डोपिङ एकाग्रता, र दोष वितरणमा अपेक्षाकृत उच्च एकरूपता प्रदान गर्दै, पर्याप्त रूपमा कम र मध्यम-भोल्टेज SBD को आवश्यकताहरू पूरा गर्दै। , MOS, JBS उपकरणहरू, र अन्य।

यद्यपि, उच्च भोल्टेज डोमेनले अझै पनि महत्त्वपूर्ण चुनौतीहरू प्रस्तुत गर्दछ। उदाहरणका लागि, 10000V मा मूल्याङ्कन गरिएका यन्त्रहरूलाई एपिटेक्सियल तहहरू लगभग 100μm बाक्लो चाहिन्छ, तर यी तहहरूले तिनीहरूको कम-भोल्टेज समकक्षहरूको तुलनामा धेरै कम मोटाई र डोपिङ एकरूपता प्रदर्शन गर्दछ, समग्र उपकरण प्रदर्शनमा त्रिकोणीय दोषहरूको हानिकारक प्रभावलाई उल्लेख गर्दैन। उच्च-भोल्टेज अनुप्रयोगहरू, जसले द्विध्रुवी उपकरणहरूलाई समर्थन गर्दछ, अल्पसंख्यक क्यारियर जीवनकालमा कडा मागहरू पनि राख्छ, यस प्यारामिटरलाई बढाउनको लागि प्रक्रिया अनुकूलन आवश्यक हुन्छ।

हाल, बजारमा 4-इन्च र 6-इन्च SiC एपिटेक्सियल वेफर्सको प्रभुत्व छ, ठूलो-व्यास SiC एपिटेक्सियल वेफर्सको अनुपातमा क्रमिक वृद्धिको साथ। SiC epitaxial wafers को आकार मौलिक रूपमा SiC सब्सट्रेट को आयाम द्वारा निर्धारण गरिन्छ। 6-इन्च SiC सब्सट्रेटहरू अब व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध छन्, 4-इन्चबाट 6-इन्च SiC एपिटाक्सीमा संक्रमण स्थिर रूपमा चलिरहेको छ।

SiC सब्सट्रेट फेब्रिकेसन टेक्नोलोजीको प्रगति र उत्पादन क्षमताहरू विस्तार हुँदै जाँदा, SiC सब्सट्रेटहरूको लागत क्रमशः घट्दै गइरहेको छ। सब्सट्रेटहरूले एपिटेक्सियल वेफर्सको लागतको 50% भन्दा बढीको लागि योगदान गर्दछ, घट्दो सब्सट्रेट मूल्यहरूले SiC epitaxy को लागि कम लागत ल्याउने अपेक्षा गरिएको छ, जसले उद्योगको लागि उज्ज्वल भविष्यको प्रतिज्ञा गर्दछ।**