SiC էպիտաքսիալ թիթեղներ էլեկտրական սարքերի համար – 4H-SiC, N-տիպ, ցածր դեֆեկտի խտությամբ
Մանրամասն դիագրամ


Ներածություն
SiC էպիտաքսիալ թիթեղը ժամանակակից բարձր արդյունավետությամբ կիսահաղորդչային սարքերի միջուկն է, հատկապես նրանց, որոնք նախատեսված են բարձր հզորության, բարձր հաճախականության և բարձր ջերմաստիճանի գործողությունների համար: Սիլիցիումի կարբիդային էպիտաքսիալ թիթեղի հապավումը՝ SiC էպիտաքսիալ թիթեղը, բաղկացած է բարձրորակ, բարակ SiC էպիտաքսիալ շերտից, որը աճեցվում է SiC հիմքի վրա: SiC էպիտաքսիալ թիթեղների տեխնոլոգիայի կիրառումը արագորեն ընդլայնվում է էլեկտրական տրանսպորտային միջոցներում, խելացի ցանցերում, վերականգնվող էներգիայի համակարգերում և ավիատիեզերական արդյունաբերության մեջ՝ ավանդական սիլիցիումային հիմքով թիթեղների համեմատ իր գերազանց ֆիզիկական և էլեկտրոնային հատկությունների շնորհիվ:
SiC էպիտաքսիալ թիթեղների արտադրության սկզբունքները
SiC էպիտաքսիալ վաֆլի ստեղծումը պահանջում է խիստ վերահսկվող քիմիական գոլորշու նստեցման (CVD) գործընթաց: Էպիտաքսիալ շերտը սովորաբար աճեցվում է մոնոբյուրեղային SiC հիմքի վրա՝ օգտագործելով այնպիսի գազեր, ինչպիսիք են սիլանը (SiH₄), պրոպանը (C₃H₈) և ջրածինը (H₂)՝ 1500°C-ից բարձր ջերմաստիճաններում: Այս բարձր ջերմաստիճանային էպիտաքսիալ աճը ապահովում է բյուրեղների գերազանց դասավորվածություն և էպիտաքսիալ շերտի և հիմքի միջև նվազագույն արատներ:
Գործընթացը ներառում է մի քանի հիմնական փուլ.
-
Հիմքի պատրաստումՀիմքի SiC թիթեղը մաքրվում և հղկվում է մինչև ատոմային հարթություն ստանալը։
-
Սրտանոթային հիվանդությունների աճԲարձր մաքրության ռեակտորում գազերը ռեակցիայի մեջ են մտնում՝ հիմքի վրա նստեցնելով միաբյուրեղային SiC շերտ։
-
Դոպինգի վերահսկումԷպիտաքսիայի ընթացքում ներմուծվում է N-տիպի կամ P-տիպի լեգիրում՝ ցանկալի էլեկտրական հատկություններին հասնելու համար։
-
Ստուգում և չափագիտությունՕպտիկական մանրադիտակը, AFM-ը և ռենտգենյան դիֆրակցիան օգտագործվում են շերտի հաստությունը, խառնուրդի կոնցենտրացիան և արատի խտությունը ստուգելու համար։
Յուրաքանչյուր SiC էպիտաքսիալ թիթեղ ուշադիր մոնիթորինգի է ենթարկվում՝ հաստության միատարրության, մակերեսի հարթության և դիմադրության խիստ թույլատրելի շեղումները պահպանելու համար: Այս պարամետրերը նուրբ կարգավորելու ունակությունը կարևոր է բարձր լարման MOSFET-ների, Շոտկիի դիոդների և այլ հզորության սարքերի համար:
Տեխնիկական բնութագրեր
Պարամետր | Տեխնիկական բնութագրեր |
Կատեգորիաներ | Նյութագիտություն, միաբյուրեղային հիմքեր |
Բազմատիպ | 4H |
Դոպինգ | N տեսակ |
Տրամագիծ | 101 մմ |
Տրամագծի հանդուրժողականություն | ± 5% |
Հաստություն | 0.35 մմ |
Հաստության հանդուրժողականություն | ± 5% |
Հիմնական հարթ երկարություն | 22 մմ (± 10%) |
TTV (Ընդհանուր հաստության տատանում) | ≤10 մկմ |
Warp | ≤25 մկմ |
FWHM | ≤30 Արկ-վրկ |
Մակերեսի ավարտ | Rq ≤0.35 նմ |
SiC էպիտաքսիալ թիթեղի կիրառությունները
SiC էպիտաքսիալ վաֆլի արտադրանքը անփոխարինելի է բազմաթիվ ոլորտներում՝
-
Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցներ (ԷՄ)SiC էպիտաքսիալ վաֆլի վրա հիմնված սարքերը մեծացնում են շարժիչի արդյունավետությունը և նվազեցնում քաշը։
-
Վերականգնվող էներգիաՕգտագործվում է արևային և քամու էներգիայի համակարգերի ինվերտորներում։
-
Արդյունաբերական էլեկտրամատակարարումՀնարավորություն է տալիս իրականացնել բարձր հաճախականության, բարձր ջերմաստիճանի անջատում՝ ավելի ցածր կորուստներով։
-
Ավիատիեզերական և պաշտպանականԻդեալական է կոշտ միջավայրերի համար, որոնք պահանջում են ամուր կիսահաղորդիչներ։
-
5G բազային կայաններSiC էպիտաքսիալ վաֆլի բաղադրիչները ապահովում են ավելի բարձր հզորության խտություններ ռադիոհաճախականության կիրառությունների համար։
SiC էպիտաքսիալ թիթեղը հնարավորություն է տալիս ունենալ կոմպակտ դիզայն, ավելի արագ անջատում և էներգիայի փոխակերպման ավելի բարձր արդյունավետություն՝ համեմատած սիլիկոնային թիթեղների հետ։
SiC էպիտաքսիալ վաֆլի առավելությունները
SiC էպիտաքսիալ վաֆլի տեխնոլոգիան զգալի առավելություններ է առաջարկում.
-
Բարձր խափանման լարումԴիմանում է մինչև 10 անգամ ավելի բարձր լարման, քան Si թիթեղները։
-
ՋերմահաղորդականությունSiC էպիտաքսիալ թիթեղը ավելի արագ է ցրում ջերմությունը, թույլ տալով սարքերին աշխատել ավելի զով և հուսալիորեն։
-
Բարձր անջատման արագություններԱվելի ցածր անջատման կորուստները հնարավորություն են տալիս ավելի բարձր արդյունավետության և մանրացման։
-
Լայն գոտիԱպահովում է կայունություն բարձր լարումների և ջերմաստիճանների դեպքում։
-
Նյութի ամրությունSiC-ը քիմիապես իներտ և մեխանիկորեն ամուր է, իդեալական է պահանջկոտ կիրառությունների համար։
Այս առավելությունները SiC էպիտաքսիալ թիթեղը դարձնում են կիսահաղորդիչների հաջորդ սերնդի համար նախընտրելի նյութ։
Հաճախակի տրվող հարցեր. SiC էպիտաքսիալ թիթեղ
Հարց 1. Ի՞նչ տարբերություն կա SiC վաֆլիի և SiC էպիտաքսիալ վաֆլիի միջև:
SiC թիթեղը վերաբերում է ծավալային հիմքին, մինչդեռ SiC էպիտաքսիալ թիթեղը ներառում է հատուկ աճեցված լեգիրված շերտ, որն օգտագործվում է սարքերի արտադրության մեջ։
Հարց 2. Ի՞նչ հաստություններ են հասանելի SiC էպիտաքսիալ վաֆլի շերտերի համար:
Էպիտաքսիալ շերտերի հաստությունը սովորաբար տատանվում է մի քանի միկրոմետրից մինչև 100 մկմ-ից ավելի՝ կախված կիրառման պահանջներից։
Հարց 3. Արդյո՞ք SiC էպիտաքսիալ թիթեղը հարմար է բարձր ջերմաստիճանային միջավայրերի համար:
Այո, SiC էպիտաքսիալ թիթեղը կարող է աշխատել 600°C-ից բարձր ջերմաստիճանում, զգալիորեն գերազանցելով սիլիցիումի ցուցանիշները։
Հարց 4. Ինչո՞ւ է արատների խտությունը կարևոր SiC էպիտաքսիալ թիթեղի մեջ:
Ավելի ցածր արատների խտությունը բարելավում է սարքի աշխատանքը և արտադրողականությունը, հատկապես բարձր լարման կիրառությունների համար։
Հարց 5. Հասանելի՞ են N-տիպի և P-տիպի SiC էպիտաքսիալ թիթեղները։
Այո, երկու տեսակներն էլ արտադրվում են էպիտաքսիալ գործընթացի ընթացքում դոպանտ գազի ճշգրիտ կառավարման միջոցով։
Հարց 6. Ինչ չափի վաֆլիներ են ստանդարտ SiC էպիտաքսիալ վաֆլի համար:
Ստանդարտ տրամագծերը ներառում են 2 դյույմ, 4 դյույմ, 6 դյույմ և ավելի ու ավելի 8 դյույմ՝ մեծ ծավալի արտադրության համար։
Հարց 7. Ինչպե՞ս է SiC էպիտաքսիալ վաֆլը ազդում արժեքի և արդյունավետության վրա:
Թեև սկզբում ավելի թանկ է, քան սիլիցիումը, SiC էպիտաքսիալ թիթեղը նվազեցնում է համակարգի չափը և հզորության կորուստը, բարելավելով ընդհանուր ծախսարդյունավետությունը երկարաժամկետ հեռանկարում։