ການເຕີບໃຫຍ່ຂອງການຄວບຄຸມແບບອັດສະຈັນທີ່ຄວບຄຸມໂດຍຂັ້ນຕອນແມ່ນຫຍັງ?

ໃນຖານະເປັນຫນຶ່ງໃນເຕັກໂນໂລຢີຫຼັກສໍາລັບການກະກຽມອຸປະກອນໄຟຟ້າ SIC, ຄຸນນະພາບຂອງການເຕີບໂຕຂອງເຕັກໂນໂລຢີ SIC ໂດຍກົງຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດຂອງອຸປະກອນ SIC. ໃນປະຈຸບັນ, ເຕັກໂນໂລຢີການເຕີບໂຕຂອງດິນເຈຕີທີ່ມີເນື້ອໃນທີ່ສຸດແມ່ນການຝາກເງິນສານເຄມີ (CVD).

ມີ polytypes Crystal Crystal ຂອງ Sic. ເພາະສະນັ້ນ, ເພື່ອໃຫ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ຊັ້ນເຕີບໃຫຍ່ຂອງ apitaxial ໄດ້ຮັບການສືບທອດ polytype ໄປເຊຍກັນສະເພາະຂອງSiC substrate, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໂອນຂໍ້ມູນການຈັດແຈງປະລໍາມະນູສາມມິຕິຂອງ substrate ກັບຊັ້ນເຕີບໃຫຍ່ຂອງ epitaxial, ແລະນີ້ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີບາງວິທີພິເສດ. Hirosuki Matsunami, ອາຈານ Emeritus ຂອງມະຫາວິທະຍາໄລ Kyoto, ເຊິ່ງປະຕິບັດການຝາກເງິນຂອງ SIC SCRODRATE ໃນຂອບເຂດທີ່ມີລະດັບປະຕິບັດໃນຂອບເຂດທີ່ມີຂະຫນາດນ້ອຍໃນສະພາບການເຕີບໂຕທີ່ເຫມາະສົມ. ວິທີການວິຊາການນີ້ຍັງຖືກເອີ້ນວ່າວິທີການຈະເລີນເຕີບໂຕຂອງການຄວບຄຸມແບບຄວບຄຸມ.

ຮູບທີ 1 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີການປະຕິບັດການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial SiC ໂດຍຂັ້ນຕອນການຄວບຄຸມການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial. ພື້ນຜິວຂອງຊັ້ນຍ່ອຍ SiC ທີ່ສະອາດແລະນອກມຸມແມ່ນໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນເປັນຊັ້ນຂອງຂັ້ນຕອນ, ແລະຂັ້ນຕອນລະດັບໂມເລກຸນແລະໂຄງສ້າງຕາຕະລາງແມ່ນໄດ້ຮັບ. ເມື່ອອາຍແກັສວັດຖຸດິບຖືກນໍາສະເຫນີ, ວັດຖຸດິບໄດ້ຖືກສະຫນອງໃຫ້ແກ່ຫນ້າດິນຂອງ substrate SiC, ແລະວັດຖຸດິບທີ່ເຄື່ອນຍ້າຍໃນຕາຕະລາງໄດ້ຖືກຈັບໂດຍຂັ້ນຕອນໃນລໍາດັບ. ໃນເວລາທີ່ວັດຖຸດິບ captured ປະກອບເປັນການຈັດການທີ່ສອດຄ່ອງກັບ polytype ໄປເຊຍກັນຂອງSiC substrateໃນຕໍາແຫນ່ງທີ່ສອດຄ້ອງກັນ, ຊັ້ນ epitaxial ປະສົບຜົນສໍາເລັດສືບທອດ polytype ໄປເຊຍກັນສະເພາະຂອງ substrate SiC.

ຮູບທີ 1: ການຂະຫຍາຍຕົວ Epitaxial ຂອງຊັ້ນຍ່ອຍ SiC ດ້ວຍມຸມນອກ (0001)

ແນ່ນອນ, ອາດຈະມີບັນຫາກັບເຕັກໂນໂລຊີການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ຂັ້ນຕອນການຄວບຄຸມ. ໃນເວລາທີ່ເງື່ອນໄຂການຂະຫຍາຍຕົວບໍ່ຕອບສະຫນອງເງື່ອນໄຂທີ່ເຫມາະສົມ, ວັດຖຸດິບຈະ nucleate ແລະສ້າງໄປເຊຍກັນຢູ່ໃນຕາຕະລາງແທນທີ່ຈະຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນ, ເຊິ່ງຈະນໍາໄປສູ່ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ polytypes ໄປເຊຍກັນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຮັດໃຫ້ຊັ້ນ epitaxial ທີ່ເຫມາະສົມບໍ່ຂະຫຍາຍຕົວ. ຖ້າ polytypes heterogeneous ປາກົດຢູ່ໃນຊັ້ນ epitaxial, ອຸປະກອນ semiconductor ອາດຈະຖືກປະໄວ້ດ້ວຍຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ຮ້າຍແຮງ. ດັ່ງນັ້ນ, ໃນເທກໂນໂລຍີການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ທີ່ມີການຄວບຄຸມຂັ້ນຕອນ, ລະດັບຂອງ deflection ຕ້ອງໄດ້ຮັບການອອກແບບເພື່ອເຮັດໃຫ້ຄວາມກວ້າງຂອງຂັ້ນຕອນສາມາດບັນລຸຂະຫນາດທີ່ເຫມາະສົມ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງວັດຖຸດິບ Si ແລະ C ວັດຖຸດິບໃນອາຍແກັສວັດຖຸດິບ, ອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວແລະເງື່ອນໄຂອື່ນໆຍັງຕ້ອງຕອບສະຫນອງເງື່ອນໄຂສໍາລັບການສ້າງຕັ້ງບູລິມະສິດຂອງໄປເຊຍກັນກ່ຽວກັບຂັ້ນຕອນ. ໃນປັດຈຸບັນ, ຫນ້າດິນຂອງຕົ້ນຕໍ4H-type SiC substrateໃນຕະຫຼາດນໍາສະເຫນີເປັນມຸມ deflection 4 ° (0001) ດ້ານ, ເຊິ່ງສາມາດຕອບສະຫນອງທັງຄວາມຕ້ອງການຂອງເຕັກໂນໂລຊີການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ຂັ້ນຕອນການຄວບຄຸມແລະການເພີ່ມຈໍານວນຂອງ wafers ທີ່ໄດ້ຮັບຈາກ boule ໄດ້.

ໄຮໂດເຈນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຜູ້ໃຫ້ບໍລິການໃນວິທີການປ່ອຍອາຍພິດທາງເຄມີສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial SiC, ແລະວັດຖຸດິບ Si ເຊັ່ນ SiH4 ແລະ C ວັດຖຸດິບເຊັ່ນ C3H8 ແມ່ນວັດສະດຸປ້ອນໃສ່ຫນ້າດິນຂອງ substrate SiC ທີ່ມີອຸນຫະພູມຂອງ substrate ສະເຫມີຮັກສາຢູ່ທີ່. 1500-1600℃. ຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມ 1500-1600 ອົງສາ C, ຖ້າອຸນຫະພູມຂອງຝາດ້ານໃນຂອງອຸປະກອນບໍ່ສູງພຽງພໍ, ປະສິດທິພາບການສະຫນອງຂອງວັດຖຸດິບຈະບໍ່ປັບປຸງ, ສະນັ້ນມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໃຊ້ເຕົາປະຕິກອນຝາຮ້ອນ. ມີຫຼາຍປະເພດຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial SiC, ລວມທັງຕັ້ງ, ອອກຕາມລວງນອນ, ຫຼາຍ wafer ແລະດຽວ.Waferປະເພດ. ຕົວເລກທີ 2, 3 ແລະ 4 ສະແດງໃຫ້ເຫັນກະແສອາຍແກັສແລະການຕັ້ງຄ່າພາຍໃຕ້ການຕັ້ງຄ່າສ່ວນຫນຶ່ງຂອງເຄື່ອງປະດັບຂອງເຄື່ອງປະດັບຂອງສາມປະເພດຂອງການເຕີບໂຕຂອງ SIG.

ຮູບ 2 ການຫມຸນຫຼາຍຊິບແລະການປະຕິວັດ

ຮູບ 3 ການປະຕິວັດຫຼາຍຊິບ

ຮູບສະແດງ 4 ຊິບດຽວ

ມີຫຼາຍຈຸດທີ່ສໍາຄັນທີ່ຈະພິຈາລະນາເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບການຜະລິດຄວາມຫນາຂອງ SIC ຂອງຄວາມຫນາ, ຄວາມຫນາ, ຂີ້ຝຸ່ນ, ຄວາມຖີ່ຂອງການທົດແທນສ່ວນປະກອບ, ແລະຄວາມສະດວກສະບາຍຂອງການບໍາລຸງຮັກສາ. ໃນນັ້ນ, ຄວາມເປັນເອກະພາບຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການແຜ່ກະຈາຍອຸປະກອນ voltage, ສະນັ້ນຄວາມເປັນເອກະພາບຂອງຫນ້າ wafer, batch ແລະ batch ແມ່ນສູງຫຼາຍ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຜະລິດຕະພັນຕິກິຣິຍາຕິດກັບສ່ວນປະກອບຕ່າງໆໃນເຕົາປະຕິກອນແລະລະບົບສະຫາຍໃນລະບົບການຈະເລີນເຕີບໂຕຈະກາຍເປັນທິດທາງທີ່ມີຄວາມສະດວກສະບາຍກໍ່ແມ່ນທິດທາງໃນການຄົ້ນຄວ້າທີ່ສໍາຄັນ.

ຫຼັງຈາກການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ SIC SIC, ຊັ້ນ CRYS-STALLY STALLY STALLY ທີ່ສາມາດໃຊ້ໃນການຜະລິດອຸປະກອນໄຟຟ້າໄດ້ຮັບ. ນອກຈາກນັ້ນ, ໂດຍຜ່ານການເຕີບໃຫຍ່ຂອງ Epitaxial, ການເຄື່ອນຍ້າຍຍົນຂອງ Basal (BPD) ທີ່ມີຢູ່ໃນຊັ້ນໃຕ້ດິນທີ່ສາມາດປ່ຽນເປັນການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງແຂບກະທູ້. ໃນເວລາທີ່ກະແສກະແສໄຟຟ້າກະແສໄຟຟ້າຜ່ານ, BPD ຈະປະເຊີນກັບການຂະຫຍາຍຕົວຄວາມຜິດ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການເຊື່ອມໂຊມຂອງຄຸນລັກສະນະຂອງອຸປະກອນຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການເພີ່ມຂື້ນຂອງການຕ້ານທານ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຫຼັງຈາກ BPD ປ່ຽນເປັນ Ted, ຄຸນລັກສະນະດ້ານໄຟຟ້າຂອງອຸປະກອນຈະບໍ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບ. ການເຕີບໂຕຂອງ Epitaxial ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການເຊື່ອມໂຊມຂອງອຸປະກອນທີ່ເກີດຈາກກະແສໄຟຟ້າ bipolar.

ຮູບທີ 5: BPD ຂອງ sic substrate ກ່ອນແລະຫຼັງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ແລະສ່ວນຂ້າມ ted ຫຼັງຈາກການປ່ຽນໃຈເຫລື້ອມໃສ

ໃນການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ຂອງ SiC, ຊັ້ນ buffer ມັກຈະຖືກໃສ່ລະຫວ່າງຊັ້ນ drift ແລະ substrate. ຊັ້ນ buffer ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງຂອງ doping n-type ສາມາດສົ່ງເສີມການປະສົມຄືນໃຫມ່ຂອງບັນດາຜູ້ຂົນສົ່ງຊົນເຜົ່າສ່ວນນ້ອຍ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຊັ້ນ buffer ຍັງມີຫນ້າທີ່ຂອງການປ່ຽນ basal plane dislocation (BPD) ເຊິ່ງມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະເປັນເຕັກໂນໂລຢີການຜະລິດອຸປະກອນທີ່ສໍາຄັນ.