SiC Epi Wafer til MOS-kondensator

SiC Epi Wafer til MOS-kondensator

På grund af sin fremragende elektriske, termiske og strålingsmodstand er siliciumcarbid blevet et potentielt materiale til anvendelser i højfrekvente, kraftige og stærke strålingsmiljøer. MOS-kondensatorer er et vigtigt middel til at studere halvlederoverflader og -grænseflader såvel som den grundlæggende struktur af MOSFET'er. Derfor er systematisk forskning i SiC MOS-kondensatorer af stor betydning for at forbedre strålingsmodstanden for SiC-baserede elektroniske enheder og enheders levetid. Som en af ​​førende producenter af epitaksiale wafers,PAM-XIAMENkan levere SiC epi wafer fremstillingsproces til MOS kondensatorer. Se følgende tabel for specifikke parametre:

SiC Epi Wafer Manufacturing Process

1. Specifikation af 4HN SiC epitaksial wafer

PAM210218 – MOSC

SL nr. Specifikation
1 Wafer materiale 4H-siliciumcarbid
2 Wafer konfiguration N+ med epi
3 Antal epi-lag 2 lag
Lag 1: bufferlag
Lag 2: øverste lag
4 Lag 2 Tykkelse 5/8/10 um±10 %
5 Lag 2 Dopant Kvælstof
6 Ensartethed i tykkelse <=5 %
7 Overfladedefektdensitet <1/cm2
8 Lag 2 Dopingkoncentration 1,0 x 1016cm-3+/-20 %
9 Koncentrationensartethed <=10 %
10 Lag 1 Tykkelse 0,5 um±10 %
11 Lag 1 Dopant Kvælstof
12 Lag 1 Dopingkoncentration 1,0 x 1018cm-3+/-50 %
13 Forside Si-ansigt
14 Substratledningsevnetype Stærkt dopet n-type
15 dopingmiddel Kvælstof
16 Krystal orientering (0001)±0,25°
17 Off-orientering 4° mod <11-20>
18 Mikrorørstæthed ≤1 cm-2
19 Elektrisk resistivitet 0,015~0,028 ohm-cm
20 Diameter 100±0,4 mm
21 Tykkelse 350±25 um
22 TTV ≤10 um
23 LTV ≤4 um
24 Warp ≤35 um
25 Primær flad orientering <11-20>
26 Sekundær flad orientering <1-100>
27 Si-face overfladefinish CMP poleret
28 C-flade overfladefinish Optisk poleret

 

2. Hvordan kontrolleres epilagets dopingkoncentration i SiC Epi Wafer-fremstillingsprocessen?

Styring af dopingtypen og koncentrationen af ​​epitaksiale lag er afgørende for ydeevnen af ​​SiC-effektenheder, som direkte bestemmer vigtige elektriske parametre såsom specifik tænd-modstand og blokeringsspænding for efterfølgende enheder. Den konkurrerende epitaksimetode, der er opdaget af forskere, kan effektivt ændre dopingkoncentrationen af ​​N-type og P-type i et stort område og er meget udbredt i praktisk produktion. Her forklarer vi kort princippet om nitrogen (N) og aluminium (Al) som henholdsvis N-type og P-type dopingelementer.

Under fremstilling af epitaxiwafer konkurrerer nitrogen (N) atomer med carbon (C) atomer om gitterpositioner. For at reducere dopingkoncentrationen af ​​nitrogen (N) atomer bør koncentrationen af ​​carbon (C) atomer i den epitaksiale gaskilde øges; i modsætning hertil bør dopingkoncentrationen af ​​nitrogen (N) atomer øges for at reducere koncentrationen af ​​kulstof (C) atomer i den epitaksiale gaskilde. Mens aluminium (Al) atomer konkurrerer med silicium (Si) atomer om gitterpositioner, kan du øge koncentrationen af ​​silicium (Si) atomer i den epitaksiale gaskilde for at reducere dopingkoncentrationen af ​​aluminium (Al) atomer; I modsætning hertil kan du reducere koncentrationen af ​​silicium (Si) atomer i den epitaksiale gaskilde for at øge dopingkoncentrationen af ​​aluminium (Al) atomer.

I SiC-epitaksibehandlingen er den almindeligt anvendte gaskilde til Si-kilder SiCl4 eller SiH4; Den almindeligt anvendte gaskilde til C-kilde er CCl4 eller C3H8. Vi kan kontrollere strømningsforholdet af de to for at kontrollere C/Si-komponentforholdet og derved effektivt kontrollere dopingkoncentrationen af ​​forskellige elementer.

Desuden er dopingkoncentrationen af ​​SiC-epitaksiallaget relateret til gaskildens strømningshastighed, gastryk og væksttemperatur i CVD-processen. Tag nitrogen (N) doping som et eksempel for yderligere forklaring. Nitrogen (N) doping kan hurtigt opnås ved at indføre nitrogen (N2) i CVD epitaksial vækst. Fra fig. 1 kan vi vide, at dopingkoncentrationen på både Si- og C-overfladerne er positivt proportional med N2-strømningshastigheden inden for fire størrelsesordener ved et fast C/Si-komponentforhold. Dopingkoncentrationen af ​​SiC epi wafer fremstillingsprocessen dækker dopingområdet E14-E18, som er mest almindeligt anvendt i enheder.

Fig.1 Forholdet mellem nitrogen (N) dopingkoncentration og nitrogen (N2) flowhastighed i 4H-SiC epitaksi ved 1550 ℃

Fig.1Forholdet mellem nitrogen (N) dopingkoncentration og nitrogen (N2) flowhastighed i 4H-SiC epitaksi ved 1550 ℃

Forholdet mellem gastryk og dopingkoncentration af SiC epi wafer fremstillingsprocessen i et CVD hulrum blev undersøgt. Som vist i fig. 2 undersøges forholdet mellem N-elementkoncentration og tryk under betingelserne for epitaksial temperatur på 1600 ℃, C/Si-forhold på 3,5 og nitrogenstrømningshastighed på 12 ml/min. Uanset hvad der er på C-planet eller Si-planepitaksen af ​​4H-SiC, stiger dopingkoncentrationen ved fremstilling af epi-halvlederwafer med stigende tryk.

Fig. 2 Forholdet mellem N-elementkoncentration og tryk i SiC Epitaxial Wafer Manufacturing Process

Fig. 2Forholdet mellem N-elementkoncentration og tryk i SiC Epi Wafer Manufacturing Process

3. FAQ om SiC Epitaxy for MOS-enhed

Q:Baseret på de specifikationer, du har givet, er strukturen af ​​4H-SiC waferen som nedenfor:

2. lag 4H-SiC epilag (Dopingkoncentration = 1 x 10^16 cm-3)/ 1. lag 4H-SiC epilag (Dopingkoncentration = 1 x 10^18 cm-3)/ 4H-SiC wafer (resistivitet = 0,015-0,028 ohm cm-3)

Vi planlægger at bruge denne wafer til fremstilling til MOS-kondensator og udføre kapacitans-spændingsmåling.

Normalt for silicium wafer (resistivitet = 1-10 ohm), vil vi afsætte et lag af metaloxid på toppen af ​​silicium wafer. Derefter vil vi deponere topmetalkontakt og bundmetalkontakt for at opnå Al/metaloxid/silicium/metalstruktur (MOS-kondensator) og udføre kapacitans-spændingsmålinger.

Baseret på vores tidligere forståelse af brugen af ​​siliciumwafer, vil vi ikke være i stand til at opnå kapacitans-spændingskurve, hvis siliciumwaferens resistivitet er 0,005 ohm (som er kendt som stærkt dopet n-type siliciumwafer).

Vi vil gerne bede om din mening om den foreslåede 4H-SiC-wafer er egnet til vores forskningsarbejde, da resistiviteten af ​​4H-SiC-wafer anses for at være meget dopet (0,015-0,028 ohmcm-3) og det 1. lag af 4H-SiC epilaget har en høj dopingkoncentration på 10^18 cm-3.

Faktisk er tykkelsen af ​​4H-SiC epilag ikke særlig afgørende for vores forskningsarbejde, men vi skal have dopingkoncentrationen i området 5 x 10^15 til 5 x 10^16 cm-3. Har du et standardprodukt produceret af din virksomhed, som vil være billigere sammenlignet med skræddersyet wafer?

EN:1) Dopingkoncentrationen af ​​SiC epitaksialt lag er mellem 5 × 10 ^ 15 og 5 × 10 ^ 16 cm-3, hvilket kan opnås i epitaksial teknologi.

2) For resistiviteten mellem 0,8 og 0,1 ohmcm-3, hvis kapacitansspændingskurven ikke kan opnås på grund af den lave resistivitet, foreslås det, at den epitaksiale koncentration bør tage hensyn til den lavere dopingkoncentration (højere resistivitet).

powerwaywafer

For mere information, kontakt os venligst e-mail påvictorchan@powerwaywafer.com og powerwaymaterial@gmail.com.

Del dette opslag