SiC Epi Wafer

SiC Epi Wafer

SiC epitaxial wafer är en sorts kiselkarbid wafer som en enkristallfilm (epitaxiallager) med vissa krav och samma kristall som substratet odlas på SiC-substratet. I praktiska tillämpningar tillverkas nästan alla halvledarenheter med breda bandgap på epitaxiella wafers, medan kiselkarbidwafer i sig endast används som substrat, inklusive substratet för GaN epitaxiell tillväxt.

Beskrivning

Jämfört med traditionella SiC-baserade kraftenheter kan SiC-enkristallmaterial inte direkt tillverka SiC-kraftenheten. SiC-epitaxskiva med hög kvalitet måste odlas på SiC-ledande substrat. Använd sedan SiC epi-wafers för att tillverka enheterna.

Epitaxial är en viktig process i hela halvledarindustrins flöde. Eftersom enheter nästan erhålls genom epitaxiell tillväxt, kommer kvaliteten på epitaxiella kiselkarbidskivor att ha stor effekt på enheternas prestanda. Dessutom är epitaxialen i mitten av hela halvledarprocessen, som påverkas kraftigt av kristall- och substratbearbetning. Sammantaget spelar epitaxial process en viktig roll i utvecklingen av industrin.

1. Specifikation av SiC Epitaxial Wafer

1.1 Specifikation av 4” kiselkarbid epitaxial wafer

Objekt N-typ Typisk P-typ Typisk
Specifikation Specifikation
Diameter 4 tum (100 mm) - 4 tum (100 mm) -
Poly-typ 4H - 4H -
Yta (0001) Silikon-ansikte - (0001) Silikon-ansikte -
Off-orientering mot <11-20> 4 deg-off - 4 deg-off -
Ledningsförmåga n-typ - p-typ -
dopningsmedel Odopad, kväve - Aluminium -
bärarkoncentration <1E14,2E14-2E19 cm-3 - 2E14-2E19 cm-3 -
Tolerans ±18 % ±14 % ±48 % ±24 %
Enhetlighet < 14 % 8 % < 19 % 14%
Tjocklek 0,5-100 μm - 0,5-30 μm -
Tolerans 8 % ±4 % ±8 % ±4 %
Enhetlighet < 5 % 1,80 % < 5 % 1,80 %

 

1.2 Specifikation av 6” SiC Epi Wafer

Objekt N-typ Typisk P-typ Typisk
Specifikation Specifikation
Diameter 6 tum (150 mm) - 6 tum (150 mm) -
Poly-typ 4H - 4H -
Yta (0001) Silikon-ansikte - (0001) Silikon-ansikte -
Off-orientering mot <11-20> 4 deg-off - 4 deg-off -
Ledningsförmåga n-typ - p-typ -
dopningsmedel Odopad, kväve - Aluminium -
bärarkoncentration <1E14,2E14-2E19 cm-3 - 2E14-2E19 cm-3 -
Tolerans ±18 % ±14 % ±48 % ±24 %
Enhetlighet < 14 % 0.08 < 19 % 0.14
Tjocklek 0,5-80 μm - 0,5-30 μm -
Tolerans 0.08 ±4 % ±8 % ±4 %
Enhetlighet < 5 % 2% < 5 % 2%

 

Notera:

* På marknaden för SiC epi-wafer är allt SiC-substrat för epi-tillväxt produktionskvalitet, och kantexklusionen bör vara 3 mm;

* Epi-skikt av N-typ <20 mikron föregås av n-typ, E18 cm-3, 0,5 μm buffertskikt;

* N-typ epi-lager≥20 mikron föregås av n-typ, E18, 1-5 μm buffertskikt;

* Alla dopningsdensiteter är inte tillgängliga i alla tjocklekar;

* Dopning av N-typ bestäms som ett medelvärde över skivan (17 poäng) med hjälp av Hg-sond CV;

* SiC-skivans tjocklek bestäms som ett medelvärde över skivan (9 poäng) med FTIR;

* Uniformitet: standardavvikelse (σ)/genomsnitt.

2. Vad är skillnaden mellan SiC Epitaxi och Silicon Epitaxi?

SiC-substratet odlas vanligtvis av PVT med temperaturen så hög som 2000 ℃. Produktionscykeln är dock lång; utgången är låg. Jämfört med kiselsubstrat är kostnaden för SiC-substrat mycket hög.

När det gäller den epitaxiella processen, är SiC-epitaxprocessen nästan densamma med kisel, men det kommer att finnas lite skillnader i temperaturdesign och strukturdesign.

På grund av materialens speciella egenskaper skiljer sig enhetens bearbetningsteknik från kisel. Högtemperaturprocesser inklusive jonimplantation, oxidation och glödgning används.

3. Vilka är nyckelparametrarna för Silicon Carbide Epi Wafer?

Tjocklek och likformighet av dopningskoncentration är de mest grundläggande och nyckelparametrarna för SiC-epitaxialmaterial. Egentligen är parametrarna för SiC epi wafer beroende av enhetens design. Ta följande fall som ett exempel: olika spänningsnivåer för enheterna kommer att bestämma de epitaxiella parametrarna. Specifikt bör SiC-skivans epitaxiella tjocklek vara 6um vid en låg spänning på 600V; SiC-skivans tjocklek bör vara 10~15um vid en medelspänning på 1200~1700V; tjockleken på epitaxiella kiselkarbidskikt bör vara mer än 100um vid en spänning >= 10000. Den epitaxiella tjockleken ökar samtidigt som spänningskapaciteten ökar. Det är svårare att odla högkvalitativa SiC epi-wafers eftersom det finns en stor utmaning i defektkontroll, särskilt i högspänningstillämpningar.

Faktum är att SiC epi har många defekter. På grund av olika kristaller är deras defekter också olika. Defekterna omfattar främst mikrotubuli, triangulära defekter, ytmorotsdefekter, stegaggregation och andra speciella defekter. Det är värt att notera att många defekter är direkt från substratet. Därför är substratets kvalitet och bearbetningsnivå, särskilt kontroll av defekter, mycket viktiga för epitaxiell tillväxt.

SiC epitaxiella defekter klassificeras i allmänhet i dödlig och icke-dödlig. Dödliga defekter, såsom triangeldefekter och spillning, påverkar alla typer av enheter, inklusive dioder, MOSFETs och bipolära enheter. Den största påverkan är genombrottsspänningen, som kan minska genombrottsspänningen med 20 % eller till och med 90 %. Icke-dödliga defekter, såsom vissa TSD och TED, kanske inte har någon effekt på dioden och kan ha en inverkan på livslängden för MOS och bipolära enheter, eller ha någon effekt av läckage, vilket så småningom kommer att påverka bearbetningskvalifikationsgraden för enheten.

Epitaxiella defekter av kiselkarbid delas i allmänhet in i dödliga defekter och icke-dödliga defekter. Fatala defekter som triangulära defekter och droppande kan påverka alla typer av enheter, som dioder, MOSFETs och bipolära enheter. Den största påverkan är genombrottsspänningen, sjunkit från 20 %, till och med 90 %. Icke-fatala defekter, som vissa TSD:er och Ted, kanske inte påverkar dioderna, men kan påverka livslängden för MOS och bipolära enheter, eller ha en viss läckageeffekt. Så småningom kommer det att påverka kvalificeringsgraden för enhetsbearbetning.

Följande är flera förslag för att kontrollera epitaxiella defekter av SiC-waferproduktion:

Välj först substratmaterialet noggrant;

För det andra, välj utrustning och lokalisering;

För det tredje, välj rätt processteknik.

4. Vilka framsteg har SiC Epitaxial Technology?

I mellan- och lågspänningsfältet kan tjockleken och dopningskoncentrationen av SiC epitaxial wafer vara relativt bra. Men i högspänningsfältet finns det fortfarande många svårigheter, inklusive tjocklek, likformighet i dopningskoncentrationen, triangulära defekter och så vidare, att övervinna.

I mellan- och lågspänningstillämpningar är SiC-epitaxprocessen mogen. SiC epitaxiell tunnfilm kan uppfylla kraven från SBD, JBS, MOS och andra enheter vid medel- och lågspänning på det hela taget. Tjockleken och dopningskoncentrationen av 10um epitaxiella skikt i 1200V enhetsapplikationer erhålls med en bra nivå. Ytdefekterna kan nå mindre än 0,5 kvadratmeter.

I högspänningsfält är kiselkarbidepitaxteknologin relativt bakåtriktad. En 200um SiC epitaxial wafer har mycket enhetlighet, tjocklek och koncentration för att tillverka en 20000 V-enhet. Samtidigt har den tjocka SiC-filmen som krävs av högspänningsanordningar många defekter, speciellt de triangulära defekterna. Det kommer att påverka förberedelserna för högströmsanordningarna. Ett stort chipområde kan producera en stor ström, och livslängden för minoritetsbärare kommer att vara låg.

När det gäller högspänningsfält tenderar enhetstyper att använda bipolära enheter, vilket kräver längre livslängd för minoritetsbärare. Minoritetsbärarens livslängd måste vara minst 5us eller längre för att erhålla den ideala framåtströmmen. Minoritetsbärarens livslängdsparametrar för SiC epitaxiella wafers är 1 ~ 2us. Detta är alltså inte så viktigt för högspänningsapparater nu, utan behöver efterföljande teknisk behandling.

5. Vad är tillverkningstekniken för SiC Epi Wafer?

Kiselkarbidepitaxi har två huvudteknologier inom utrustning:

1/Stegflödestillväxtmodell föreslagen 1980: Denna spelar en mycket viktig roll i utvecklingen och kvaliteten på epitaxi. Den kan odlas vid relativt låg temperatur. Samtidigt kan det uppnå mycket stabil kontroll för 4H-kristallformen som vi är intresserade av att TCS introduceras för att förbättra tillväxthastigheten.

2/Införandet av TCS kan uppnå tillväxttakten mer än 10 gånger den traditionella tillväxttakten. Införandet av TCS förbättrar inte bara produktionshastigheten, utan kontrollerar också kvaliteten i hög grad, särskilt för kontroll av kiseldroppar. Därför är det mycket fördelaktigt för epitaxiell tillväxt av tjockfilm. Denna teknik kommersialiserades först av LPE på 14 år. På cirka 17 år uppgraderade Aixtron utrustningen och transplanterade tekniken till kommersiell utrustning.

    har lagts till i din varukorg:
    Kassan