SiC Epi Gofret

Tanım

Geleneksel Si tabanlı güç cihazlarıyla karşılaştırıldığında, SiC tek kristal malzemeleri doğrudan SiC güç cihazını üretemez. SiC iletken substrat üzerinde yüksek kaliteli SiC epitaksi gofret büyütülmelidir. Ardından, cihazları üretmek için SiC epi gofretlerini kullanın.

Epitaksiyel, tüm yarı iletken endüstrisi akışında önemli bir süreçtir. Cihazlar neredeyse epitaksiyel büyüme ile elde edildiğinden, silikon karbür epitaksiyel gofret kalitesi, cihazların performansı üzerinde büyük bir etki yapacaktır. Ek olarak, epitaksiyel, kristal ve substrat işlemeden büyük ölçüde etkilenen tüm yarı iletken işleminin orta konumundadır. Sonuç olarak, epitaksiyel proses endüstrinin gelişmesinde önemli bir rol oynamaktadır.

1. SiC Epitaksiyel Gofret Spesifikasyonu

1.1 4” Silisyum Karbür Epitaksiyel Gofret Spesifikasyonu

Öğeler	N-tipi	Tipik	P-tipi	Tipik
	Şartname		Şartname
Çap	4"(100 mm)	-	4"(100 mm)	-
Poly-tipi	4H	-	4H	-
Yüzey	(0001) Silikon yüz	-	(0001) Silikon yüz	-
<11-20> yönüne sapma	4 ° kapatma	-	4 ° kapatma	-
İletkenlik	n-tipi	-	p-tipi	-
takviyenin	Katkısız, Azot	-	Alüminyum	-
Taşıyıcı Konsantrasyon	<1E14,2E14-2E19 cm-3	-	2E14-2E19 cm-3	-
Hoşgörü	±%18	±14%	±48%	±24%
tekdüzelik	< %14	% 8	< %19	%14
Kalınlığı Aralığı	0,5-100 um	-	0,5-30 um	-
Hoşgörü	% 8	±4%	±%8	±4%
tekdüzelik	< %5	%1.80	< %5	%1.80

 

1.2 6” SiC Epi Wafer Spesifikasyonu

Öğeler	N-tipi	Tipik	P-tipi	Tipik
	Şartname		Şartname
Çap	6"(150 mm)	-	6"(150 mm)	-
Poly-tipi	4H	-	4H	-
Yüzey	(0001) Silikon yüz	-	(0001) Silikon yüz	-
<11-20> yönüne sapma	4 ° kapatma	-	4 ° kapatma	-
İletkenlik	n-tipi	-	p-tipi	-
takviyenin	Katkısız, Azot	-	Alüminyum	-
Taşıyıcı Konsantrasyon	<1E14,2E14-2E19 cm-3	-	2E14-2E19 cm-3	-
Hoşgörü	±%18	±14%	±48%	±24%
tekdüzelik	< %14	0.08	< %19	0.14
Kalınlığı Aralığı	0,5-80 um	-	0,5-30 um	-
Hoşgörü	0.08	±4%	±%8	±4%
tekdüzelik	< %5	% 2	< %5	% 2

 

Not:

* SiC epi gofret pazarında, epi büyümesi için tüm SiC substratı üretim sınıfıdır ve kenar hariç tutma 3 mm olmalıdır;

* N-tipi epi katmanları <20 mikron, n-tipi, E18 cm-3, 0,5 µm tampon katmanından önce gelir;

* N-tipi epi katmanlar≥20 mikron, n-tipi, E18, 1-5 µm tampon katmanından önce gelir;

* Her kalınlıkta tüm doping yoğunlukları mevcut değildir;

* N-tipi doping, Hg probu CV kullanılarak gofret (17 puan) boyunca ortalama bir değer olarak belirlenir;

* SiC gofret kalınlığı, FTIR kullanılarak gofret (9 puan) boyunca ortalama bir değer olarak belirlenir;

* Tekdüzelik: standart sapma (σ)/ortalama.

2. SiC Epitaksi ile Silikon Epitaksi Arasındaki Fark Nedir?

SiC substratı genellikle 2000 ℃ kadar yüksek sıcaklıkta PVT ile büyütülür. Ancak üretim döngüsü uzundur; çıktı düşük. Silikon substrat ile karşılaştırıldığında, SiC substratın maliyeti çok yüksektir.

Epitaksiyel işleme gelince, SiC epitaksi işlemi silikonlarla hemen hemen aynıdır, ancak sıcaklık tasarımı ve yapı tasarımında biraz farklılıklar olacaktır.

Malzemelerin özelliği nedeniyle, cihaz işleme teknolojisi silikondan farklıdır. İyon implantasyonu, oksidasyon ve tavlama dahil olmak üzere yüksek sıcaklık süreçleri benimsenmiştir.

3. Silisyum Karbür Epi Wafer'in Temel Parametreleri Nelerdir?

Kalınlık ve katkı konsantrasyonu homojenliği, SiC epitaksiyel malzemelerinin en temel ve anahtar parametreleridir. Aslında SiC epi gofret parametreleri cihaz tasarımına bağlıdır. Aşağıdaki durumu örnek alın: Cihazların farklı voltaj seviyeleri epitaksiyel parametreleri belirleyecektir. Spesifik olarak, SiC gofret epitaksiyel kalınlığı, 600V'luk düşük bir voltajda 6um olmalıdır; SiC levha kalınlığı, 1200~1700V orta gerilimde 10~15um olmalıdır; silisyum karbür epitaksiyel katmanlarının kalınlığı, >= 10000 bir voltajda 100um'den fazla olmalıdır. Epitaksiyel kalınlık, voltaj kapasitesi arttıkça artar. Hata kontrolünde, özellikle yüksek voltaj uygulamasında büyük bir zorluk olduğundan, yüksek kaliteli SiC epi gofretleri büyütmek daha zordur.

Aslında, SiC epi'nin birçok kusuru vardır. Farklı kristaller nedeniyle kusurları da farklıdır. Kusurlar temel olarak mikrotübüller, üçgen kusurlar, yüzey havuç kusurları, merdiven agregasyonu ve diğer özel kusurları içerir. Birçok kusurun doğrudan alt tabakadan geldiğini belirtmekte fayda var. Bu nedenle, substratın kalitesi ve işleme seviyesi, özellikle kusurların kontrolü epitaksiyel büyüme için çok önemlidir.

SiC epitaksiyel kusurları genellikle ölümcül ve ölümcül olmayan olarak sınıflandırılır. Üçgen kusurları ve pislikler gibi ölümcül kusurlar, diyotlar, MOSFET'ler ve bipolar cihazlar dahil olmak üzere her tür cihaz üzerinde bir etkiye sahiptir. En büyük etki, arıza voltajını %20 hatta %90 oranında azaltabilen arıza voltajıdır. Bazı TSD ve TED gibi ölümcül olmayan kusurların diyot üzerinde hiçbir etkisi olmayabilir ve MOS ve bipolar cihazların ömrü üzerinde bir etkisi olabilir veya bir miktar sızıntı etkisi olabilir, bu da eninde sonunda işleme yeterlilik oranını etkileyecektir. cihaz.

Silisyum karbür epitaksiyel kusurları genellikle ölümcül kusurlar ve ölümcül olmayan kusurlar olarak ikiye ayrılır. Üçgen kusurlar ve damlama gibi ölümcül kusurlar, diyotlar, MOSFET'ler ve bipolar cihazlar gibi her tür cihazı etkileyebilir. En büyük etki, %20'den hatta %90'dan düşen arıza voltajıdır. Bazı TSD'ler ve Ted gibi ölümcül olmayan kusurlar diyotları etkilemeyebilir, ancak MOS ve bipolar cihazların hizmet ömrünü etkileyebilir veya belirli bir sızıntı etkisine sahip olabilir. Sonunda, cihaz işleme yeterlilik oranını etkileyecektir.

SiC gofret üretiminin epitaksiyel kusurlarını kontrol etmek için birkaç öneri aşağıdadır:

İlk olarak, alt tabaka malzemesini dikkatlice seçin;

İkinci olarak, ekipmanı ve yerelleştirmeyi seçin;

Üçüncüsü, uygun proses teknolojisini seçin.

4. SiC Epitaksiyel Teknolojisinin İlerlemesi Nedir?

Orta ve düşük voltaj alanında, SiC epitaksiyel gofretin kalınlığı ve doping konsantrasyonu nispeten iyi olabilir. Bununla birlikte, yüksek voltaj alanında, kalınlık, doping konsantrasyonunun homojenliği, üçgen kusurlar vb. gibi üstesinden gelinmesi gereken birçok zorluk vardır.

Orta ve alçak gerilim uygulamalarında SiC epitaksi işlemi olgunlaşmıştır. SiC epitaksiyel ince film, genel olarak orta ve düşük voltajda SBD, JBS, MOS ve diğer cihazların taleplerini karşılayabilir. 1200V cihaz uygulamalarında 10um epitaksiyel tabakaların kalınlığı ve doping konsantrasyonu iyi düzeyde elde edilmektedir. Yüzey kusurları 0,5 metrekareden daha azına ulaşabilir.

Yüksek voltaj alanında, silisyum karbür epitaksi teknolojisi nispeten geridir. 200um SiC epitaksiyel gofret, 20000 V'luk bir cihaz üretmek için çok fazla tekdüzelik, kalınlık ve konsantrasyona sahiptir. Bu arada, yüksek voltajlı cihazların ihtiyaç duyduğu kalın SiC filmde, özellikle üçgen kusurlar olmak üzere birçok kusur vardır. Yüksek akım cihazlarının hazırlanmasını etkileyecektir. Büyük bir çip alanı büyük bir akım üretebilir ve azınlık taşıyıcının ömrü düşük olacaktır.

Yüksek voltaj alanı ile ilgili olarak, cihaz türleri, daha yüksek azınlık taşıyıcı ömrü gerektiren bipolar cihazları kullanma eğilimindedir. İdeal ileri akımı elde etmek için azınlık taşıyıcı ömrü en az 5us veya daha uzun olmalıdır. SiC epitaksiyel levhaların azınlık taşıyıcı ömrü parametreleri 1~2us'tur. Bu nedenle, şu anda yüksek voltajlı cihazlar için bu çok önemli değil, daha sonra teknik tedavi gerektiriyor.

5. SiC Epi Wafer'in Üretim Teknolojisi Nedir?

Silisyum karbür epitaksi, ekipmanda iki ana teknolojiye sahiptir:

1980'de önerilen 1/Adım akış büyüme modeli: Bu, epitaksinin gelişmesinde ve kalitesinde çok önemli bir rol oynar. Nispeten düşük sıcaklıkta yetiştirilebilir. Aynı zamanda, büyüme oranını iyileştirmek için TCS ile ilgilendiğimiz 4H kristal formu için çok kararlı kontrol sağlayabilir.

2/TCS'nin tanıtılması, geleneksel büyüme oranının 10 katından fazla büyüme oranına ulaşabilir. TCS'nin piyasaya sürülmesi yalnızca üretim hızını iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda özellikle silikon damlacıklarının kontrolü için kaliteyi de büyük ölçüde kontrol eder. Bu nedenle kalın film epitaksiyel büyümesi için çok faydalıdır. Bu teknoloji ilk olarak LPE tarafından 14 yılda ticarileştirildi. Yaklaşık 17 yıl içinde, Aixtron ekipmanı yükseltti ve teknolojiyi ticari ekipmana nakletti.