Aufgrund seiner hervorragenden elektrischen, thermischen und Strahlungsbeständigkeit ist Siliziumkarbid zu einem potenziellen Material für Anwendungen in Umgebungen mit hoher Frequenz, hoher Leistung und starker Strahlung geworden. MOS-Kondensatoren sind ein wichtiges Mittel, um Halbleiteroberflächen und -grenzflächen sowie den grundlegenden Aufbau von MOSFETs zu untersuchen. Daher ist die systematische Erforschung von SiC-MOS-Kondensatoren von großer Bedeutung, um die Strahlungsbeständigkeit von SiC-basierten elektronischen Geräten und die Lebensdauer von Geräten zu verbessern. Als einer der führenden Hersteller von EpitaxiewafernPAM-XIAMENkann einen SiC-Epi-Wafer-Herstellungsprozess für MOS-Kondensatoren bereitstellen. In der folgenden Tabelle finden Sie spezifische Parameter:
1. Spezifikation des 4HN-SiC-Epitaxiewafers
PAM210218 – MOSK
Sl. Nein. | Spezifikation | |
1 | Wafer-Material | 4H-Siliziumkarbid |
2 | Wafer-Konfiguration | N+ mit epi |
3 | Anzahl der Epi-Schichten | 2 Schichten |
Schicht 1: Pufferschicht | ||
Schicht 2: oberste Schicht | ||
4 | Schicht 2 Dicke | 5/8/10 um±10% |
5 | Schicht-2-Dotierstoff | Stickstoff |
6 | Gleichmäßigkeit der Dicke | <=5 % |
7 | Oberflächendefektdichte | <1/cm2 |
8 | Schicht-2-Dotierungskonzentration | 1,0 × 1016cm-3+/-20 % |
9 | Konzentrationsgleichmäßigkeit | <=10 % |
10 | Schicht 1 Dicke | 0,5 µm ± 10 % |
11 | Schicht-1-Dotierstoff | Stickstoff |
12 | Schicht 1 Dopingkonzentration | 1,0 × 1018cm-3+/-50 % |
13 | Vorderseite | Si-Gesicht |
14 | Art der Substratleitfähigkeit | Stark dotierter n-Typ |
15 | Dotierstoff | Stickstoff |
16 | Kristallorientierung | (0001) ±0,25° |
17 | Off-Orientierung | 4° in Richtung <11-20> |
18 | Micropipe-Dichte | ≤1cm-2 |
19 | Elektrischer widerstand | 0,015 ~ 0,028 Ohm-cm |
20 | Durchmesser | 100 ± 0,4 mm |
21 | Dicke | 350 ± 25 um |
22 | TTV | ≤10 ähm |
23 | LTV | ≤4 um |
24 | Kette | ≤35 um |
25 | Primäre flache Ausrichtung | <11-20> |
26 | Sekundäre flache Ausrichtung | <1-100> |
27 | Si-face-Oberflächenfinish | CMP-poliert |
28 | C-Face-Oberflächenfinish | Optisch poliert |
2. Wie kann die Epilayer-Dotierungskonzentration im SiC-Epi-Wafer-Herstellungsprozess gesteuert werden?
Die Kontrolle des Dotierungstyps und der Konzentration von Epitaxieschichten ist entscheidend für die Leistung von SiC-Leistungsbauelementen, die direkt wichtige elektrische Parameter wie den spezifischen Einschaltwiderstand und die Sperrspannung nachfolgender Bauelemente bestimmen. Das von Forschern entdeckte kompetitive Epitaxieverfahren kann die Dotierungskonzentration des N-Typs und des P-Typs in einem großen Bereich effektiv ändern und wird in der praktischen Produktion weit verbreitet verwendet. Hier erklären wir kurz das Prinzip von Stickstoff (N) und Aluminium (Al) als N-Typ- bzw. P-Typ-Dotierungselemente.
Während der Herstellung von Epitaxie-Wafern konkurrieren Stickstoff-(N)-Atome mit Kohlenstoff-(C)-Atomen um Gitterpositionen. Um die Dotierungskonzentration von Stickstoff (N)-Atomen zu verringern, sollte die Konzentration von Kohlenstoff (C)-Atomen in der Epitaxialgasquelle erhöht werden; im Gegensatz dazu sollte, um die Konzentration von Kohlenstoff-(C)-Atomen in der Epitaxialgasquelle zu verringern, die Dotierungskonzentration von Stickstoff-(N)-Atomen erhöht werden. Während Aluminium (Al)-Atome mit Silizium (Si)-Atomen um Gitterpositionen konkurrieren, können Sie die Konzentration von Silizium (Si)-Atomen in der epitaxialen Gasquelle erhöhen, um die Dotierungskonzentration von Aluminium (Al)-Atomen zu verringern; Im Gegensatz dazu kann man die Konzentration von Silizium (Si)-Atomen in der Epitaxialgasquelle verringern, um die Dotierungskonzentration von Aluminium (Al)-Atomen zu erhöhen.
Bei der SiC-Epitaxieverarbeitung ist die üblicherweise verwendete Gasquelle für Si-Quellen SiCl4 oder SiH4; Die üblicherweise verwendete Gasquelle für die C-Quelle ist CCl4 oder C3H8. Wir können das Strömungsverhältnis der beiden steuern, um das C/Si-Komponentenverhältnis zu steuern, wodurch die Dotierungskonzentration verschiedener Elemente effektiv gesteuert wird.
Außerdem hängt die Dotierungskonzentration der SiC-Epitaxieschicht von der Strömungsgeschwindigkeit der Gasquelle, dem Gasdruck und der Wachstumstemperatur im CVD-Prozess ab. Nehmen Sie zur weiteren Erläuterung die Stickstoff(N)-Dotierung als Beispiel. Eine Dotierung mit Stickstoff (N) kann schnell erreicht werden, indem Stickstoff (N2) in das CVD-Epitaxiewachstum eingeführt wird. Aus Abb. 1 können wir erkennen, dass die Dotierungskonzentration sowohl auf der Si- als auch auf der C-Oberfläche bei einem festen C/Si-Komponentenverhältnis innerhalb von vier Größenordnungen positiv proportional zur N2-Flussrate ist. Die Dotierungskonzentration des SiC-Epi-Wafer-Herstellungsprozesses deckt den Dotierungsbereich von E14-E18 ab, der am häufigsten in Geräten verwendet wird.
Abb.1Beziehung zwischen der Stickstoff (N)-Dotierungskonzentration und der Stickstoff (N2)-Flussrate in der 4H-SiC-Epitaxie bei 1550 ℃
Die Beziehung zwischen Gasdruck und Dotierungskonzentration des SiC-Epi-Wafer-Herstellungsprozesses in einem CVD-Hohlraum wurde untersucht. Wie in Abb. 2 gezeigt, wird die Beziehung zwischen der N-Element-Konzentration und dem Druck unter den Bedingungen einer Epitaxialtemperatur von 1600 °C, einem C/Si-Verhältnis von 3,5 und einer Stickstoffflussrate von 12 ml/min untersucht. Unabhängig von der C-Ebenen- oder Si-Ebenen-Epitaxie von 4H-SiC nimmt die Dotierungskonzentration bei der Herstellung von Epi-Halbleiterwafern mit zunehmendem Druck zu.
Abb. 2Beziehung zwischen der N-Elementkonzentration und dem Druck des SiC-Epi-Wafer-Herstellungsprozesses
3. FAQ zur SiC-Epitaxie für MOS-Bauelemente
F:Basierend auf den von Ihnen angegebenen Spezifikationen ist die Struktur des 4H-SiC-Wafers wie folgt:
2. Schicht 4H-SiC-Epischicht (Dotierungskonzentration = 1 x 10^16 cm-3)/ 1. Schicht 4H-SiC-Epischicht (Dotierungskonzentration = 1 x 10^18 cm-3)/ 4H-SiC-Wafer (spezifischer Widerstand = 0,015-0,028 Ohm cm-3)
Wir planen, diesen Wafer zur Herstellung eines MOS-Kondensators zu verwenden und Kapazitäts-Spannungsmessungen durchzuführen.
Normalerweise werden wir für Siliziumwafer (spezifischer Widerstand = 1-10 Ohm) eine Schicht aus Metalloxid auf der Oberseite des Siliziumwafers abscheiden. Danach werden wir den oberen Metallkontakt und den unteren Metallkontakt abscheiden, um eine Al/Metalloxid/Silizium/Metall-Struktur (MOS-Kondensator) zu erhalten und Kapazitäts-Spannungsmessungen durchzuführen.
Basierend auf unserem bisherigen Verständnis der Verwendung von Siliziumwafern können wir keine Kapazitäts-Spannungskurve erhalten, wenn der spezifische Widerstand des Siliziumwafers 0,005 Ohm beträgt (was als hochdotierter Siliziumwafer vom n-Typ bekannt ist).
Wir möchten Sie um Ihre Meinung bitten, ob der vorgeschlagene 4H-SiC-Wafer für unsere Forschungsarbeiten geeignet ist, da der spezifische Widerstand des 4H-SiC-Wafers als hochdotiert (0,015-0,028 Ohmcm-3) und die 1. Schicht aus 4H-SiC angesehen wird Epischicht hat eine hohe Dotierungskonzentration von 10^18 cm-3.
Tatsächlich ist die Dicke der 4H-SiC-Epischicht für unsere Forschungsarbeit nicht sehr entscheidend, aber wir benötigen eine Dotierungskonzentration im Bereich von 5 x 10^15 bis 5 x 10^16 cm-3. Haben Sie ein Standardprodukt, das von Ihrem Unternehmen hergestellt wird und im Vergleich zu kundenspezifischen Wafern günstiger ist?
A:1) Die Dotierungskonzentration der SiC-Epitaxieschicht liegt zwischen 5×10 ^ 15 und 5×10 ^ 16 cm-3, was in der Epitaxietechnologie erreicht werden kann.
2) Wenn bei einem spezifischen Widerstand zwischen 0,8 und 0,1 Ohmcm-3 die Kapazitätsspannungskurve aufgrund des niedrigen spezifischen Widerstands nicht erhalten werden kann, wird vorgeschlagen, dass die epitaxiale Konzentration die niedrigere Dotierungskonzentration (höherer spezifischer Widerstand) berücksichtigen sollte.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail untervictorchan@powerwaywafer.com und powerwaymaterial@gmail.com.