SiC-Epi-Wafer für MOS-Kondensatoren

SiC-Epi-Wafer für MOS-Kondensatoren

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:

SiC-Epi-Wafer-Herstellungsprozess

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.1 Beziehung zwischen Stickstoff (N)-Dotierungskonzentration und Stickstoff (N2)-Flussrate in der 4H-SiC-Epitaxie bei 1550 ℃

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. 2 Beziehung zwischen der N-Element-Konzentration und dem Druck des SiC-Epitaxie-Wafer-Herstellungsprozesses

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.

Powerway-Wafer

Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail untervictorchan@powerwaywafer.com und powerwaymaterial@gmail.com.

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