ការណែនាំជាមូលដ្ឋាននៃដំណើរការលូតលាស់ SiC Epitaxial

ស្រទាប់ Epitaxial គឺជាខ្សែភាពយន្តគ្រីស្តាល់តែមួយដែលដុះនៅលើ wafer ដោយដំណើរការ Epitaxial ហើយស្រទាប់ខាងក្រោម wafer និង epitaxial ត្រូវបានគេហៅថា epitaxial wafer ។ដោយការរីកលូតលាស់នៃស្រទាប់ស៊ីលីកុនកាបូនអ៊ីដ្រាតស៊ីលីកុននៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនកាបូនដែលមានលក្ខណៈ conductive ស៊ីលីកុនកាបូនឌីអុកស៊ីត wafer ដូចគ្នាអាចត្រូវបានរៀបចំបន្ថែមទៀតទៅក្នុង diodes Schottky, MOSFETs, IGBTs និងឧបករណ៍ថាមពលផ្សេងទៀត ក្នុងចំណោមស្រទាប់ខាងក្រោម 4H-SiC ត្រូវបានប្រើប្រាស់ច្រើនបំផុត។

ដោយសារតែដំណើរការផលិតផ្សេងគ្នានៃឧបករណ៍ថាមពលស៊ីលីកុនកាបូន និងឧបករណ៍ថាមពលស៊ីលីកុនបែបប្រពៃណី វាមិនអាចត្រូវបានប្រឌិតដោយផ្ទាល់លើសម្ភារៈគ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនកាបៃតែមួយនោះទេ។សមា្ភារៈ epitaxial ដែលមានគុណភាពខ្ពស់បន្ថែមត្រូវតែត្រូវបានដាំដុះនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់តែមួយដែលមានលក្ខណៈ conductive ហើយឧបករណ៍ផ្សេងៗត្រូវតែត្រូវបានផលិតនៅលើស្រទាប់ epitaxial ។ដូច្នេះគុណភាពនៃស្រទាប់ epitaxial មានឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងលើដំណើរការនៃឧបករណ៍។ការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនៃការអនុវត្តនៃឧបករណ៍ថាមពលផ្សេងៗគ្នាក៏ផ្តល់នូវតម្រូវការខ្ពស់សម្រាប់កម្រាស់នៃស្រទាប់ epitaxial ការប្រមូលផ្តុំសារធាតុ doping និងពិការភាព។

រូបភព។1. ទំនាក់ទំនងរវាងកំហាប់សារធាតុ doping និងកម្រាស់នៃស្រទាប់ epitaxial នៃឧបករណ៍ unipolar និងវ៉ុលទប់ស្កាត់

វិធីសាស្រ្តរៀបចំនៃស្រទាប់ epitaxial របស់ SIC រួមមានវិធីសាស្រ្តកំណើននៃការហួត ការរីកលូតលាស់នៃដំណាក់កាលរាវ (LPE) ការរីកលូតលាស់នៃកោសិកា epitaxial (MBE) និងការបញ្ចេញចំហាយគីមី (CVD) ។នាពេលបច្ចុប្បន្ន ការបំភាយចំហាយគីមី (CVD) គឺជាវិធីសាស្រ្តចម្បងដែលត្រូវបានប្រើសម្រាប់ផលិតកម្មទ្រង់ទ្រាយធំនៅក្នុងរោងចក្រ។

រូបភព។2. ការប្រៀបធៀបវិធីសាស្រ្តនៃការរៀបចំសំខាន់នៃស្រទាប់ epitaxial

នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមអ័ក្ស {0001} ដែលមានមុំលំអៀងជាក់លាក់មួយ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2(b) ដង់ស៊ីតេនៃផ្ទៃជំហានគឺធំជាង ហើយទំហំនៃផ្ទៃជំហានគឺតូចជាង ហើយការបង្កើតស្នូលគ្រីស្តាល់មិនងាយស្រួលទេក្នុងការ កើតឡើងលើផ្ទៃជំហាន ប៉ុន្តែច្រើនតែកើតឡើងនៅចំណុចបញ្ចូលគ្នានៃជំហាន។ក្នុងករណីនេះមានសោ nucleating តែមួយគត់។ដូច្នេះស្រទាប់ epitaxial អាចចម្លងយ៉ាងល្អឥតខ្ចោះនូវលំដាប់ជង់នៃស្រទាប់ខាងក្រោម ដូច្នេះការលុបបំបាត់បញ្ហានៃការរួមរស់គ្នាច្រើនប្រភេទ។

រូបភព។3. ដ្យាក្រាមដំណើរការរូបវិទ្យានៃវិធីសាស្ត្រ 4H-SiC step control epitaxy

រូបភព។4. លក្ខខណ្ឌសំខាន់សម្រាប់ការលូតលាស់ CVD ដោយវិធីសាស្ត្រ 4H-SiC step-controlled epitaxy

រូបភព។5. ការប្រៀបធៀបអត្រាកំណើននៅក្រោមប្រភពស៊ីលីកុនផ្សេងៗគ្នានៅក្នុង epitaxy 4H-SiC

នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ បច្ចេកវិទ្យាស៊ីលីកុនកាបូនឌីអុកស៊ីត មានភាពចាស់ទុំក្នុងកម្មវិធីតង់ស្យុងទាប និងមធ្យម (ដូចជាឧបករណ៍ 1200 វ៉ុល)។ភាពស្មើគ្នានៃកម្រាស់ ឯកសណ្ឋាននៃការប្រមូលផ្តុំសារធាតុ doping និងការចែកចាយពិការភាពនៃស្រទាប់ epitaxial អាចឈានដល់កម្រិតល្អ ដែលជាមូលដ្ឋានអាចបំពេញតម្រូវការនៃតង់ស្យុងមធ្យម និងទាប SBD (Schottky diode), MOS (metal oxide semiconductor field effect transistor), JBS ( ប្រសព្វ diode) និងឧបករណ៍ផ្សេងទៀត។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយនៅក្នុងវាលនៃសម្ពាធខ្ពស់ wafers epitaxial នៅតែត្រូវការដើម្បីយកឈ្នះលើបញ្ហាប្រឈមជាច្រើន។ឧទាហរណ៍សម្រាប់ឧបករណ៍ដែលត្រូវការដើម្បីទប់ទល់នឹង 10,000 វ៉ុល កម្រាស់នៃស្រទាប់ epitaxial ត្រូវការប្រហែល 100μm។បើប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍តង់ស្យុងទាប កម្រាស់នៃស្រទាប់ epitaxial និងឯកសណ្ឋាននៃកំហាប់សារធាតុ doping មានភាពខុសប្លែកគ្នាច្រើន ជាពិសេសគឺឯកសណ្ឋាននៃកំហាប់សារធាតុ doping ។ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះពិការភាពត្រីកោណនៅក្នុងស្រទាប់ epitaxial ក៏នឹងបំផ្លាញដំណើរការទាំងមូលនៃឧបករណ៍ផងដែរ។នៅក្នុងកម្មវិធីដែលមានតង់ស្យុងខ្ពស់ ប្រភេទឧបករណ៍មានទំនោរប្រើឧបករណ៍ bipolar ដែលទាមទារអាយុកាលរបស់ជនជាតិភាគតិចខ្ពស់នៅក្នុងស្រទាប់ epitaxial ដូច្នេះដំណើរការត្រូវតែធ្វើឱ្យប្រសើរដើម្បីកែលម្អអាយុកាលរបស់ជនជាតិភាគតិច។

នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ epitaxy ក្នុងស្រុកគឺ 4 អ៊ីញនិង 6 អ៊ីងជាចម្បងហើយសមាមាត្រនៃ epitaxy ស៊ីលីកុនកាបូនដែលមានទំហំធំកំពុងកើនឡើងពីមួយឆ្នាំទៅមួយឆ្នាំ។ទំហំនៃសន្លឹកស៊ីលីកុនកាបូនឌីអុកស៊ីតត្រូវបានកំណត់ជាចម្បងដោយទំហំនៃស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនកាបៃ។នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនកាបែតទំហំ 6 អ៊ីញត្រូវបានគេធ្វើពាណិជ្ជកម្ម ដូច្នេះស៊ីលីកុនកាបូនឌីអុកស៊ីត epitaxial ត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរបន្តិចម្តង ៗ ពី 4 អ៊ីញទៅ 6 អ៊ីញ។ជាមួយនឹងភាពប្រសើរឡើងជាបន្តបន្ទាប់នៃបច្ចេកវិជ្ជារៀបចំស្រទាប់ខាងក្រោម silicon carbide និងការពង្រីកសមត្ថភាព តម្លៃនៃស្រទាប់ខាងក្រោម silicon carbide កំពុងតែធ្លាក់ចុះជាលំដាប់។នៅក្នុងសមាសភាពនៃតម្លៃសន្លឹក epitaxial ស្រទាប់ខាងក្រោមមានច្រើនជាង 50% នៃការចំណាយដូច្នេះជាមួយនឹងការធ្លាក់ចុះនៃតម្លៃស្រទាប់ខាងក្រោមតម្លៃនៃសន្លឹក epitaxial ស៊ីលីកុន carbide ត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងថយចុះផងដែរ។