Película de 4H-Sic de grosor

La mejora continua de los requisitos de fabricación y los niveles de voltaje de resistencia para dispositivos de potencia de carburo de silicio (SIC) ha llevado al desarrollo de materiales epitaxiales SIC hacia bajas defectos y direcciones epitaxiales gruesas. Pam-Xiamen puede proporcionar servicios de crecimiento epitaxial de la película de tipo N de tipo N y tipo P-Type Sic, con un rango de espesor de película de 30 ~ 200 µm.

1. Especificación del crecimiento de la película Sic grueso

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2. ¿Por qué necesitamos una película SIC gruesa?

La gruesa capa epitaxial expande el espacio aumentando la capa de agotamiento, lo que permite que el dispositivo soporte voltajes de bloqueo ultra altos por encima de 10 kV. Tomando un dispositivo IGBT de 20kV como ejemplo, su grosor de la región de deriva debe alcanzar 200 µm para cumplir con los requisitos de distribución de la resistencia del campo eléctrico longitudinal y evitar la descomposición prematura de avalancha.

Además, en dispositivos bipolares, la vida útil del portador se correlaciona positivamente con el grosor. Cuando el grosor de la capa epitaxial alcanza 100 µm o más, se puede mantener una cierta vida útil del portador, lo que aumenta el efecto de modulación de conductividad y reduce significativamente la pérdida de conducción.

En términos de manejo térmico, las estructuras de película gruesas pueden reducir la densidad de flujo de calor de manera efectiva. Entre ellos, por cada aumento de 50 µm en el grosor de la capa epitaxial, la resistencia térmica disminuirá de manera efectiva. En la condición de trabajo de 300a/cm2, en comparación con una capa epitaxial de 100 µm de espesor, una capa epitaxial de 200 µm de espesor obviamente puede reducir el aumento de la temperatura de la unión del dispositivo.

3. Estudio sobre capa epitaxial 4H-SiC ultra gruesa cultivada por CVD a base de cloruro

La deposición de vapor químico (CVD) es el método más utilizado para la homoepitaxia de 4H SIC. Este método puede controlar efectivamente la velocidad de flujo de la fuente de gas, la temperatura de la cámara de reacción y la presión durante el proceso de crecimiento, cambiar el entorno de crecimiento y controlar con precisión el grosor epitaxial, la concentración y el tipo de dopaje, con repetibilidad. El método CVD puede cultivar películas SIC de alta calidad al tiempo que mejora la tasa de crecimiento y la calidad.

Un equipo de investigación ha preparado con éxito una capa epitaxial 4H-SIC de 200 µm de grosor de grosor 4H en un sustrato Si-Face SIC de 8 ° fuera del eje mediante la optimización del proceso de depósito de vapor químico de cloruro, con una tasa de crecimiento que supera 100um/h y una excelente morfología de la superficie. Los experimentos han encontrado que al usar el proceso basado en el tetracloruro de silicio (SICL ₄ ₄) y la optimización de condiciones de grabado in situ, se puede cultivar una capa epitaxial de 150um de espesor a una alta velocidad de 140um/h, mientras se mantiene una baja rugosidad de la superficie al nivel de nanómetro y una dopaje estable a la concentración de 10 ¹ ⁴ ⁻ ight. La clave para romper el límite de grosor de 150um es reducir la relación C/Si. Al adoptar esta estrategia, se preparó con éxito una capa epitaxial de 190 µm de espesor mientras mantenía excelentes características morfológicas.

Para el sistema de proceso basado en Silane (SIH ₄), la reducción de la relación C/SI también mejora significativamente la calidad de la superficie: una capa epitaxial de 230 µm de espesor se cultiva en condiciones epitaxiales de alto dopaje (10 ¹⁴ cm ⁻³), y una capa epitaxial de alta calidad de 180 µm de espesor se obtiene en condiciones de bajo dopaje (10 ¹⁴ cm ⁻³). Las capas epitaxiales con una excelente morfología exhiben fuertes picos de emisión de borde de la banda (NBE), lo que indica que las capas epitaxiales tienen una alta calidad de cristal. Y películas gruesas epitaxiales con defectos morfológicos, se detectaron señales de luminiscencia relacionadas con fallas de apilamiento a través de la espectroscopía de fotoluminiscencia.

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