Die grundlegendsten und wichtigsten Parameter von SiC-Epitaxiematerialien sind die Dicke und die Gleichmäßigkeit der Dotierungskonzentration. Tatsächlich hängen die Epitaxieparameter hauptsächlich vom Gerätedesign ab. Beispielsweise unterscheiden sich die Epitaxieparameter entsprechend den unterschiedlichen Spannungspegeln der Geräte. Im Allgemeinen, wenn die Niederspannung 600 V beträgt, kann die benötigte Epitaxiedicke etwa 6 μm betragen. Für die Mittelspannung von 1200 ~ 1700 benötigen wir eine Dicke von 10 ~ 15 µm. Bei einer Spannung >= 10000 Volt können mehr als 100 µm benötigt werden. Daher nimmt mit der Erhöhung der Spannungskapazität die Epitaxiedicke zu, und die Herstellung hochwertiger Epitaxiewafer wird schwieriger, insbesondere die Fehlerkontrolle im Hochspannungsfeld, die ebenfalls eine große Herausforderung darstellt.

Defekte in der SiC-Epitaxie

In fact, there are many defects in SiC epitaxy. Because of the different crystal, its defects are different from those of other crystals. His defects mainly include microtubule, triangle defect, carrot defect on the surface, and some special defects such as step aggregation.

Basically, many defects are directly copied from the substrate, so the quality of substrate and the level of processing are very important for epitaxial growth, especially for the control of defects.

SiC epitaxial defects are generally classified into fatal and non fatal one. Fatal defects, such as triangle defects and droppings, have an impact on all types of devices, including diodes, MOSFETs and bipolar devices. The biggest impact is the breakdown voltage, which can reduce the breakdown voltage by 20% or even 90%. Non fatal defects, such as some TSD and TED, may have no effect on the diode, and may have an impact on the life of MOS and bipolar devices, or have some effect of leakage, which will eventually affect the processing qualification rate of the device

To control the epitaxial defects of SiC, the first method is to select the substrate material carefully; the second is to select the equipment and localization; the third is to process technology.

Progress of SiC epitaxial technology

Im Bereich der Nieder- und Mittelspannung können die Kernparameter Dicke und Dotierungskonzentration von Epitaxiewafern relativ besser sein. Auf dem Gebiet der Hochspannung sind jedoch noch viele Schwierigkeiten zu überwinden, einschließlich Dicke, Gleichförmigkeit der Dotierungskonzentration, Dreieckdefekte und so weiter.

Im Bereich der Mittel- und Niederspannungsanwendungen ist die SiC-Epitaxietechnologie relativ ausgereift. Es kann grundsätzlich die Anforderungen von SBD, JBS, MOS und anderen Geräten in Nieder- und Mittelspannung erfüllen. Das Obige ist ein 10 μm Epitaxie-Wafer für 1200 V Geräteanwendungen. Seine Dicke und Dotierungskonzentration haben ein sehr gutes Niveau erreicht, und auch die Oberflächenfehler sind sehr gut, die weniger als 0,5 Quadratmeter erreichen können.

Auf dem Gebiet der Hochspannungsepitaxie ist die Entwicklung der Epitaxie relativ rückständig. Zum Beispiel weist ein 200 &mgr;m SiC-Epitaxiematerial auf einer 20000 V-Vorrichtung viel Gleichförmigkeit, Dicke und Konzentration im Vergleich zu der oben beschriebenen Niederspannungsdifferenz auf, insbesondere die Gleichmäßigkeit der Dotierungskonzentration. Gleichzeitig gibt es viele Defekte im Dickfilm, die für Hochspannungsvorrichtungen erforderlich sind, insbesondere die dreieckigen Defekte, die hauptsächlich die Herstellung von Hochstromvorrichtungen beeinträchtigen. Ein großer Strom erfordert eine große Chipfläche. Gleichzeitig ist auch seine Minoritätsträgerlebensdauer relativ gering.

Hinsichtlich der Hochspannung werden die Gerätetypen in der Regel in bipolaren Geräten verwendet, die eine höhere Lebensdauer der Minoritätsträger erfordern. Aus der Abbildung rechts können wir sehen, dass seine Minoritätsträgerlebensdauer mindestens 5 μs oder mehr betragen muss, um einen idealen Durchlassstrom zu erreichen. Gegenwärtig liegen die Parameter der Minoritätsträgerlebensdauer von Epitaxiewafern bei etwa 1 bis 2 µs, so dass derzeit keine Nachfrage nach Hochspannungsvorrichtungen besteht. Außerdem ist eine Nachbearbeitungstechnologie erforderlich.

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