SiC Epitaxy
- Description
Descripción
Epitaxia de SiC
PAM-XIAMEN proporciona epitaxia de SiC de película delgada personalizada (carburo de silicio) sobre sustratos 6H o 4H para el desarrollo de dispositivos de carburo de silicio. La oblea epi de SiC se utiliza principalmente para la fabricación de dispositivos de potencia de 600 V ~ 3300 V, incluidos SBD, JBS, PIN, MOSFET, JFET, BJT, GTO, IGBT, etc. Con una oblea de carburo de silicio como sustrato, generalmente se usa un método de deposición química de vapor (CVD) para depositar una capa de monocristal sobre la oblea para formar una oblea epitaxial. Entre ellos, la epitaxia de SiC se prepara haciendo crecer capas epitaxiales de carburo de silicio sobre sustratos conductores de carburo de silicio, que se pueden fabricar en dispositivos de energía.
1.Especificación de la epitaxia de SiC:
| Elementos | Especificación | Valor típico |
| De tipo poli | 4H | — |
| Desagradable | 4 grados | — |
| <11 2_ 0> | ||
| Conductividad | tipo n | — |
| dopante | Nitrógeno | — |
| Concentración de portadores | 5E15-2E18 cm-3 | — |
| Tolerancia | ± 25% | ± 15% |
| Uniformidad | 2 "(50.8 mm) <10% | 7% |
| 3 "(76.2 mm) <20% | 10% | |
| 4 "(100 mm) <20% | 15% | |
| Rango de grosor | 5-15 μm | — |
| Tolerancia | ±10% | ± 5% |
| Uniformidad | 2 "<5% | 2% |
| 3 "<7% | 3% | |
| 4 "<10% | 5% | |
| Defectos de gran punto | 2 "<30 | 2 "<15 |
| 3 "<60 | 3 "<30 | |
| 4 "<90 | 4 "<45 | |
| Defectos de EPI | ≤20 cm-2 | ≤10 cm-2 |
| Paso a paso | ≤2.0nm (RQ) | ≤1.0 nm (RQ) |
| (Aspereza) |
Exclusión de bordes de 2 mm para 50,8 y 76,2 mm, exclusión de bordes de 3 mm para 100,0 mmNotas:
• Promedio de todos los puntos de medición de espesor y concentración de portador (consulte la página 5)
• Las capas epi tipo N <20 micrones están precedidas por una capa amortiguadora de tipo n, 1E18, 0,5 micrones
• No todas las densidades de dopaje están disponibles en todos los espesores.
• Uniformidad: desviación estándar (σ)/media
• Cualquier requisito especial sobre el epiparámetro está bajo pedido.
2. Introducción de la epitaxia sic
¿Por qué necesitamos una oblea epitaxial de carburo de silicio?Debido a que, a diferencia del proceso tradicional de fabricación de dispositivos de energía de silicio, los dispositivos de energía de carburo de silicio no se pueden fabricar directamente en materiales monocristalinos de carburo de silicio. Se deben cultivar materiales epitaxiales de alta calidad sobre sustratos conductores de monocristal y se deben fabricar varios dispositivos en la oblea epitaxial de SiC.
La principal tecnología epitaxial para el crecimiento de epitaxia de SiC es la deposición química de vapor (CVD), que obtiene un cierto espesor y un material epitaxial de carburo de silicio dopado a través del crecimiento del flujo escalonado del reactor de epitaxia de SiC. Con la mejora de los requisitos de fabricación de dispositivos de potencia de carburo de silicio y los niveles de voltaje soportado, la oblea epi de SiC continúa desarrollándose en la dirección de defectos bajos y epitaxia gruesa.
En los últimos años, la calidad de los materiales epitaxiales de carburo de silicio delgados (<20 μm) se ha mejorado continuamente. Se han eliminado los defectos de los microtúbulos en los materiales epitaxiales. Sin embargo, los defectos de la epitaxia de SiC, como gota, triángulo, zanahoria, dislocación de tornillo, dislocación del plano basal, defectos de nivel profundo, etc., se convierten en el principal factor que afecta el rendimiento del dispositivo. Con el avance del proceso de epitaxia de SiC, el espesor de la capa epitaxial se ha desarrollado desde unos pocos μm y decenas de μm en el pasado hasta las actuales decenas de μm y cientos de μm. Gracias a las ventajas del SiC sobre el Si, el mercado de la epitaxia del SiC está creciendo rápidamente.
Dado que los dispositivos de carburo de silicio deben fabricarse con materiales epitaxiales, básicamente todos los materiales monocristalinos de carburo de silicio se utilizarán como película epitaxial de SiC para cultivar materiales epitaxiales. La tecnología de los materiales epitaxiales de carburo de silicio se ha desarrollado rápidamente a nivel internacional, alcanzando el espesor epitaxial más alto más de 250 μm. Entre ellos, la tecnología de epitaxia de 20 μm o menos tiene una alta madurez. La densidad de defectos superficiales se ha reducido a menos de 1/cm2 y la densidad de dislocaciones se ha reducido de 105/cm2 a 103/cm2. La tasa de conversión de dislocaciones del plano base es cercana al 100%, lo que básicamente cumple con los requisitos de los materiales epitaxiales para la producción a gran escala de dispositivos de carburo de silicio.
En los últimos años, la tecnología internacional de materiales epitaxiales de 30 μm ~ 50 μm también ha madurado rápidamente, pero debido a la limitación de la demanda del mercado de SiC epi, el progreso de la industrialización ha sido lento. En la actualidad, la empresa de industrialización puede ofrecer materiales epitaxiales de carburo de silicio en lotes, que incluyen epitaxia Cree SiC, epitaxia PAM-XIAMEN SiC, epitaxia Dow Corning SiC, etc.
3. Métodos de prueba
No.1. Concentración de portador: el dopaje neto se determina como un valor promedio en todo el afer utilizando una sonda de Hg CV.
No.2. Espesor: El espesor se determina como un valor promedio en la oblea mediante FTIR.
No.3.Defectos puntuales grandes: Inspección microscópica realizada a 100X, en un microscopio óptico Olympus o comparable.
No.4. Inspección de defectos Epi o mapa de defectos realizado bajo el analizador óptico de superficies KLA-Tencor Candela CS20 o SICA.
No.5. Agrupación de pasos: la agrupación de pasos y la rugosidad se escanean mediante AFM (microscopio de fuerza atómica) en un área de 10 μm x 10 μm.
3-1: Descripciones de defectos puntuales grandes
Defectos que presentan una forma clara a simple vista y miden > 50 micrones de ancho. Estas características incluyen picos, partículas adherentes, astillas y cráteres. Los defectos puntuales grandes separados por menos de 3 mm cuentan como un defecto.
3-2: Descripciones de defectos de epitaxia
Los defectos de la epitaxia del SiC incluyen inclusiones de 3C, colas de cometas, zanahorias, partículas, gotas de silicio y caídas.
4. Aplicación de oblea epitaxial de SiC
Corrección del factor de potencia (PFC)
Inversores fotovoltaicos e inversores UPS (fuentes de alimentación ininterrumpida)
Impulso del motor
Rectificación de salida
Vehículos híbridos o eléctricos
Está disponible el diodo SiC Schottky con 600 V, 650 V, 1200 V, 1700 V y 3300 V.
Consulte a continuación la solicitud detallada por campo:
| Campo | Radiofrecuencia (RF) | Dispositivo de alimentación | CONDUJO |
| Material | Sildmos | Si | GaN/AL2O3 |
| GaAs | Gan/si | Gan/si | |
| Gan/sic | Sic | Gan/sic | |
| Gan/si | GA203 | / | |
| Dispositivo | Gan Hemt basado en SIC | MOSFET basado en SIC BJT basado en SIC IGBT basado en SIC SBD basado en SIC |
/ |
| Solicitud | Radar, 5G | Vehículos eléctricos | Iluminación de estado sólido |
5. Obleas mecánicas con capas Epi: están disponibles, como para monitoreo de procesos, que requieren obleas con baja curvatura y alabeo.
Obleas EPI de SiC tipo n 4H de 150 mm
Epicapa intrínseca de SiC sobre sustrato de carburo de silicio
¿Por qué necesitamos una oblea epitaxial de carburo de silicio?
Estructura MOSFET de SiC homoepitaxial sobre sustrato de SiC
Película delgada epitaxial de carburo de silicio (SiC) para detectores
Oblea SiC Epi para condensador MOS
