SiC Epi Wafer

Wafel SiC Epi

Wafel epitaksjalny SiC jest rodzajem wafla z węglika krzemu, w którym na podłożu SiC jest hodowany pojedynczy kryształ (warstwa epitaksjalna) z pewnymi wymaganiami i tym samym kryształem, co podłoże. W praktycznych zastosowaniach prawie wszystkie urządzenia półprzewodnikowe z szerokim pasmem zabronionym są wytwarzane na płytkach epitaksjalnych, podczas gdy sama płytka z węglika krzemu jest używana tylko jako podłoże, w tym podłoże do wzrostu epitaksjalnego GaN.

Opis

W porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami zasilającymi na bazie Si, materiały monokrystaliczne SiC nie mogą bezpośrednio wytwarzać urządzenia zasilającego SiC. Wafel do epitaksji SiC o wysokiej jakości musi być hodowany na podłożu przewodzącym SiC. Następnie użyj płytek SiC epi do produkcji urządzeń.

Epitaksja jest ważnym procesem w całym przepływie przemysłu półprzewodnikowego. Ponieważ urządzenia są prawie uzyskiwane przez wzrost epitaksjalny, jakość płytek epitaksjalnych z węglika krzemu będzie miała ogromny wpływ na wydajność urządzeń. Ponadto epitaksja znajduje się w środkowej pozycji całego procesu półprzewodnikowego, na który duży wpływ ma obróbka kryształu i podłoża. Podsumowując, proces epitaksjalny odgrywa ważną rolę w rozwoju branży.

1. Specyfikacja płytki epitaksjalnej SiC

1.1 Specyfikacja 4-calowego wafla epitaksjalnego z węglika krzemu

Przedmiotów Typu N Typowy P-type Typowy
Specyfikacja Specyfikacja
Średnica 4 "(100 mm) - 4 "(100 mm) -
Poli typu 4H - 4H -
Powierzchnia (0001) Twarz silikonowa - (0001) Twarz silikonowa -
Odwrócenie orientacji w kierunku <11-20> 4 deg-off - 4 deg-off -
Przewodność typu n - typ p -
domieszka Niedomieszkowany, Azot - Aluminium -
Carrier Concentration <1E14,2E14-2E19 cm-3 - 2E14-2E19 cm-3 -
Tolerancja ±18% ±14% ±48% ±24%
Jednolitość < 14% 8% < 19% 14%
Zakres grubości 0,5-100 μm - 0,5-30 μm -
Tolerancja 8% ±4% ±8% ±4%
Jednolitość < 5% 1,80% < 5% 1,80%

 

1.2 Specyfikacja 6-calowego wafla SiC Epi

Przedmiotów Typu N Typowy P-type Typowy
Specyfikacja Specyfikacja
Średnica 6 "(150 mm) - 6 "(150 mm) -
Poli typu 4H - 4H -
Powierzchnia (0001) Twarz silikonowa - (0001) Twarz silikonowa -
Odwrócenie orientacji w kierunku <11-20> 4 deg-off - 4 deg-off -
Przewodność typu n - typ p -
domieszka Niedomieszkowany, Azot - Aluminium -
Carrier Concentration <1E14,2E14-2E19 cm-3 - 2E14-2E19 cm-3 -
Tolerancja ±18% ±14% ±48% ±24%
Jednolitość < 14% 0.08 < 19% 0.14
Zakres grubości 0,5-80 μm - 0,5-30 μm -
Tolerancja 0.08 ±4% ±8% ±4%
Jednolitość < 5% 2% < 5% 2%

 

Uwaga:

* Na rynku płytek SiC epi, całe podłoże SiC do wzrostu epi jest klasy produkcyjnej, a wykluczenie krawędzi powinno wynosić 3 mm;

* warstwy epi typu N <20 mikronów są poprzedzone warstwą buforową typu n, E18 cm-3, 0,5 μm;

* warstwy epi typu N ≥20 mikronów są poprzedzone warstwą buforową typu n, E18, 1-5 μm;

* Nie wszystkie gęstości domieszkowania są dostępne we wszystkich grubościach;

* Domieszkowanie typu N jest określane jako średnia wartość w wafelku (17 punktów) przy użyciu sondy Hg CV;

* Grubość płytki SiC jest określana jako średnia wartość w całym waflu (9 punktów) przy użyciu FTIR;

* Jednorodność: odchylenie standardowe (σ)/średnia.

2. Jaka jest różnica między epitaksją SiC a epitaksją krzemową?

Podłoże SiC jest zwykle uprawiane przez PVT w temperaturze do 2000℃. Jednak cykl produkcyjny jest długi; wyjście jest niskie. W porównaniu z podłożem krzemowym koszt podłoża SiC jest bardzo wysoki.

Jeśli chodzi o proces epitaksjalny, proces epitaksji SiC jest prawie taki sam jak w przypadku krzemu, ale będą nieco różnice w projektowaniu temperatury i konstrukcji.

Ze względu na specyfikę materiałów technologia przetwarzania urządzenia różni się od krzemu. Stosowane są procesy wysokotemperaturowe, w tym implantacja jonów, utlenianie i wyżarzanie.

3. Jakie są kluczowe parametry wafla Epi z węglika krzemu?

Grubość i równomierność stężenia domieszek to najbardziej podstawowe i kluczowe parametry materiałów epitaksjalnych SiC. W rzeczywistości parametry wafla SiC epi zależą od konstrukcji urządzenia. Weźmy jako przykład następujący przypadek: różne poziomy napięcia urządzeń będą determinować parametry epitaksjalne. W szczególności grubość epitaksjalnej płytki SiC powinna wynosić 6 µm przy niskim napięciu 600 V; grubość płytki SiC powinna wynosić 10~15um przy średnim napięciu 1200~1700V; grubość epitaksjalnych warstw węglika krzemu powinna być większa niż 100um przy napięciu >= 10000. Grubość epitaksjalna wzrasta wraz ze wzrostem zdolności napięciowej. Uprawa wysokiej jakości płytek SiC epi jest trudniejsza, ponieważ kontrola defektów stanowi duże wyzwanie, zwłaszcza w zastosowaniach wysokonapięciowych.

W rzeczywistości SiC epi ma wiele wad. Ze względu na różne kryształy ich wady są również różne. Wady obejmują głównie mikrotubule, wady trójkątne, wady powierzchniowe marchwi, agregację drabinową i inne wady specjalne. Warto zauważyć, że wiele defektów pochodzi bezpośrednio z podłoża. Dlatego dla wzrostu epitaksjalnego bardzo ważna jest jakość i stopień przetworzenia podłoża, a zwłaszcza kontrola defektów.

Defekty epitaksjalne SiC są generalnie klasyfikowane jako śmiertelne i nie śmiertelne. Defekty śmiertelne, takie jak wady trójkątne i odchody, mają wpływ na wszystkie rodzaje urządzeń, w tym diody, tranzystory MOSFET i urządzenia bipolarne. Największy wpływ ma napięcie przebicia, które może zmniejszyć napięcie przebicia o 20%, a nawet 90%. Defekty inne niż krytyczne, takie jak niektóre TSD i TED, mogą nie mieć wpływu na diodę i mogą mieć wpływ na żywotność MOS i urządzeń bipolarnych lub mieć pewien wpływ na wyciek, który ostatecznie wpłynie na szybkość kwalifikacji przetwarzania urządzenie.

Wady epitaksjalne węglika krzemu dzieli się na ogół na wady śmiertelne i wady niezakończone zgonem. Wady śmiertelne, takie jak wady trójkątne i kapanie, mogą wpływać na wszystkie rodzaje urządzeń, takie jak diody, tranzystory MOSFET i urządzenia bipolarne. Największy wpływ ma napięcie przebicia, które spadło z 20%, a nawet 90%. Defekty niekrytyczne, takie jak niektóre TSD i Ted, mogą nie wpływać na diody, ale mogą wpływać na żywotność urządzeń MOS i bipolarnych lub powodować pewien efekt upływu. Ostatecznie wpłynie to na wskaźnik kwalifikacji przetwarzania urządzenia.

Poniżej przedstawiono kilka sugestii dotyczących kontrolowania defektów epitaksjalnych w produkcji płytek SiC:

Po pierwsze, ostrożnie wybierz materiał podłoża;

Po drugie, wybierz sprzęt i lokalizację;

Po trzecie, wybierz odpowiednią technologię procesu.

4. Jaki postęp w technologii epitaksjalnej SiC?

W polu średniego i niskiego napięcia grubość i stężenie domieszkowania płytki epitaksjalnej SiC mogą być stosunkowo dobre. Jednak w dziedzinie wysokiego napięcia nadal pozostaje do pokonania wiele trudności, w tym grubość, równomierność stężenia domieszek, trójkątne defekty i tak dalej.

W zastosowaniach średniego i niskiego napięcia proces epitaksji SiC jest dojrzały. Cienka folia epitaksjalna SiC może w całości spełnić wymagania SBD, JBS, MOS i innych urządzeń przy średnim i niskim napięciu. Grubość i koncentracja domieszkowania warstw epitaksjalnych 10um w zastosowaniach urządzeń 1200V są uzyskiwane na dobrym poziomie. Wady powierzchni mogą osiągnąć mniej niż 0,5 metra kwadratowego.

W polu wysokiego napięcia technologia epitaksji z węglika krzemu jest stosunkowo zacofana. Wafel epitaksjalny 200um SiC charakteryzuje się dużą jednorodnością, grubością i koncentracją, co pozwala na wyprodukowanie urządzenia 20000 V. Tymczasem gruba warstwa SiC wymagana przez urządzenia wysokonapięciowe ma wiele wad, zwłaszcza trójkątnych. Wpłynie to na przygotowanie urządzeń wysokoprądowych. Duży obszar chipa może generować duży prąd, a żywotność nośnika mniejszościowego będzie niska.

Jeśli chodzi o pole wysokiego napięcia, typy urządzeń mają tendencję do używania urządzeń bipolarnych, wymagających dłuższej żywotności nośników mniejszościowych. Żywotność nośnika mniejszościowego musi wynosić co najmniej 5 us lub więcej, aby uzyskać idealny prąd przewodzenia. Parametry życia nośników mniejszościowych płytek epitaksjalnych SiC wynoszą 1~2us. Dlatego nie jest to teraz tak ważne dla urządzeń wysokonapięciowych, ale wymaga późniejszej obróbki technicznej.

5. Jaka jest technologia produkcji płytek SiC Epi?

Epitaksja z węglika krzemu ma dwie główne technologie w sprzęcie:

1/Step flow growth model zaproponowany w 1980 roku: Odgrywa bardzo ważną rolę w rozwoju i jakości epitaksji. Może być uprawiana w stosunkowo niskiej temperaturze. Jednocześnie może osiągnąć bardzo stabilną kontrolę formy krystalicznej 4H, którą jesteśmy zainteresowani TCS wprowadza się w celu poprawy tempa wzrostu.

2/Wprowadzenie TCS może osiągnąć tempo wzrostu ponad 10-krotność tradycyjnego tempa wzrostu. Wprowadzenie TCS nie tylko poprawia tempo produkcji, ale także znacznie kontroluje jakość, zwłaszcza w przypadku kontroli kropel krzemu. Dlatego jest to bardzo korzystne dla epitaksjalnego wzrostu grubowarstwowego. Technologia ta została skomercjalizowana przez LPE po raz pierwszy od 14 lat. W ciągu około 17 lat Aixtron zmodernizował sprzęt i przeniósł technologię na sprzęt komercyjny.

    został dodany do Twojego koszyka:
    Zamówienie