Film d'épaisseur 4H-Sic
L'amélioration continue des exigences de fabrication et des niveaux de tension avec les dispositifs d'alimentation en carbure de silicium (SIC) a conduit au développement de matériaux épitaxiaux SIC vers des défauts faibles et des directions épitaxiales épaisses. PAM-XIAMEN peut fournir des services de croissance épitaxiale épitaxiaux de type N de type N et de type P, avec une plage d'épaisseur de film de 30 à 200 µm.
1. Spécification de la croissance du film épais SIC
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Paramètres techniques de l'épitaxy du film épais 4H-Sic |
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| Article | Paramètres | ||
| Substrat | |||
| Polytype | 4H | ||
| Orientation | （0001） sur l'axe / l'axe hors | ||
| Type de conduction | Ny de type （n-dopé） ； semi-isolant （dopé en V） | ||
| Résistivité | 0,01 ~ 0,03 ohm.cm ；> 1e7 ohm.cm | ||
| Rugosité de surface | <0,5 nm （CMP SI-FACE）; <1NM （C-FACE） | ||
| Densité de microtuyaux | ≤0,5 cm-2 | ||
| Épi-couche | |||
| Type de conduction | Nype n | Type P | |
| Rugosité de surface | ≤1 nm | ≤2 nm | |
| Densité des défauts de surface | ≤1cm-2 | ||
| Épaisseur | Intervalle | 30 ~ 200 µm | |
| Tolérance | ± 6% | ||
| Uniformité | ≤2% | ||
| Concentration de transporteur | Intervalle | 1E14 ~ 5E15CM-3 | 2e14 ~ 5e17cm-3 |
| Tolérance | ± 15% | ± 25% | |
| Uniformité | ≤6% | ≤15% | |
2. Pourquoi avons-nous besoin d'un film sic épais?
La couche épitaxiale épaisse développe l'espace en augmentant la couche d'épuisement, permettant à l'appareil de résister aux tensions de blocage ultra-hautes supérieures à 10 kV. En prenant un dispositif IGBT de 20 kV à titre d'exemple, son épaisseur de la région de dérive doit atteindre 200 µm pour répondre aux exigences de distribution de la résistance du champ électrique longitudinal et éviter la dégradation prématurée de l'avalanche.
De plus, dans les dispositifs bipolaires, la durée de vie de la porteuse est positivement corrélée à l'épaisseur. Lorsque l'épaisseur de la couche épitaxiale atteint 100 µm ou plus, une certaine durée de vie porteuse peut être maintenue, ce qui augmente l'effet de modulation de conductivité et réduit considérablement la perte de conduction.
En termes de gestion thermique, des structures de film épaisses peuvent réduire efficacement la densité du flux de chaleur. Parmi eux, pour chaque augmentation de 50 µm de l'épaisseur de la couche épitaxiale, la résistance thermique diminuera efficacement. Dans la condition de fonctionnement de 300a / cm2, par rapport à une couche épitaxiale de 100 µm d'épaisseur, une couche épitaxiale de 200 µm d'épaisseur peut évidemment réduire l'élévation de la température de la jonction du dispositif.
3. Étude sur la couche épitaxiale ultra épaisse 4H-SIC cultivée par des MCV à base de chlorure
Le dépôt de vapeur chimique (CVD) est la méthode la plus couramment utilisée pour l'homoépitaxie 4H SIC. Cette méthode peut contrôler efficacement le débit de la source de gaz, la température de la chambre de réaction et la pression pendant le processus de croissance, changer l'environnement de croissance et contrôler avec précision l'épaisseur épitaxiale, la concentration et le type de dopage, avec répétabilité. La méthode des MCV peut augmenter les films épais de haute qualité tout en améliorant le taux de croissance et la qualité.
Une équipe de recherche a préparé avec succès une couche épitaxiale 4H-SIC à faible concentration de 200 µm d'épaisseur sur un substrat SIC SI-FACE SI-FACE à 8 ° en optimisant le processus de dépôt de vapeur chimique du chlorure, avec un taux de croissance dépassant 100UM / H et une excellente morphologie de surface. Des expériences ont montré que lors de l'utilisation du processus basé sur le tétrachlorure de silicium (sicl ₄) et de l'optimisation des conditions de gravure in situ, une couche épitaxiale de 150um d'épaisseur peut être cultivée à un taux élevé de 140um / h, tout en maintenant une rugosité de surface faible au niveau nanomètre et une concentration de dopage stable au niveau de 10 ¹⁴ cm ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ⁻. La clé pour percer la limite d'épaisseur de 150UM est de réduire le rapport C / Si. En adoptant cette stratégie, une couche épitaxiale de 190 µm d'épaisseur a été préparée avec succès tout en maintenant d'excellentes caractéristiques morphologiques.
Pour le système de processus basé sur le silane (SIH ₄), la réduction du rapport C / Si améliore également considérablement la qualité de la surface: une couche épitaxiale de 230 µm d'épaisseur est cultivée dans des conditions de dopage élevé (10 ¹⁴ cm ⁻³), et une couche épitaxiale de haute qualité de 180 µm d'épaisseur est obtenue dans des conditions à faible dopage (10 ¹⁴ cm ⁻⁻ (de haute qualité). Les couches épitaxiales avec une excellente morphologie présentent de forts pics d'émission de bord de bande à proximité (NBE), indiquant que les couches épitaxiales ont une qualité cristalline élevée. Et des films épitaxiaux épais avec des défauts morphologiques, des signaux de luminescence liés à la défaut d'empilement ont été détectés par spectroscopie de photoluminescence.
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