SiC Epitaxy
- Description
Description
Épitaxie SiC
PAM-XIAMEN propose une épitaxie SiC à couche mince (carbure de silicium) personnalisée sur des substrats 6H ou 4H pour le développement de dispositifs en carbure de silicium. La plaquette SiC épi est principalement utilisée pour la fabrication de dispositifs d'alimentation 600 V ~ 3 300 V, notamment SBD, JBS, PIN, MOSFET, JFET, BJT, GTO, IGBT, etc. Avec une plaquette de carbure de silicium comme substrat, une méthode de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est généralement utilisée pour déposer une couche de monocristal sur la plaquette afin de former une plaquette épitaxiale. Parmi eux, l'épitaxie SiC est préparée en faisant croître des couches épitaxiales de carbure de silicium sur des substrats conducteurs en carbure de silicium, qui peuvent ensuite être transformées en dispositifs électriques.
1.Spécification de l’épitaxie SiC :
| Articles | spécification | Valeur typique |
| Type poly | 4H | — |
| Désorientation vers | 4 degrés de décalage | — |
| <11 2_ 0> | ||
| Conductivité | type n | — |
| Dopant | Azote | — |
| Concentration de transporteur | 5E15-2E18 cm-3 | — |
| Tolérance | ±25% | ± 15% |
| Uniformité | 2" (50,8 mm) < 10 % | 7% |
| 3" (76,2 mm) < 20 % | 10% | |
| 4" (100 mm) < 20 % | 15% | |
| Plage d'épaisseur | 5-15 μm | — |
| Tolérance | ± 10% | ± 5% |
| Uniformité | 2”< 5% | 2% |
| 3"< 7% | 3% | |
| 4"< 10% | 5% | |
| Défauts ponctuels importants | 2"< 30 | 2”<15 |
| 3"<60 | 3"<30 | |
| 4"<90 | 4"< 45 | |
| Défauts épidémiques | ≤20 cm-2 | ≤10 cm-2 |
| Regroupement d'étapes | ≤2,0 nm (Rq) | ≤1,0 nm (Rq) |
| (Rugosité) |
Exclusion de bord de 2 mm pour 50,8 et 76,2 mm, exclusion de bord de 3 mm pour 100,0 mmRemarques :
• Moyenne de tous les points de mesure pour l'épaisseur et la concentration de porteurs (voir p. 5)
• Les couches épi de type N <20 microns sont précédées d'une couche tampon de type n, 1E18, de 0,5 micron.
• Toutes les densités de dopage ne sont pas disponibles dans toutes les épaisseurs
• Uniformité : écart type (σ)/moyenne
• Toute exigence particulière sur l'épi-paramètre est sur demande
2. Introduction de l’épitaxie SiC
Pourquoi avons-nous besoin d'une plaquette épitaxiale en carbure de silicium ?Parce que différents du processus de fabrication traditionnel des dispositifs électriques en silicium, les dispositifs électriques en carbure de silicium ne peuvent pas être fabriqués directement sur des matériaux monocristallins en carbure de silicium. Des matériaux épitaxiaux de haute qualité doivent être cultivés sur des substrats monocristallins conducteurs et divers dispositifs fabriqués sur la tranche épitaxiale SiC.
La principale technologie épitaxiale pour la croissance par épitaxie SiC est le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), qui permet de réaliser un matériau épitaxial de carbure de silicium dopé d'une certaine épaisseur grâce à la croissance du flux échelonné du réacteur d'épitaxie SiC. Avec l'amélioration des exigences de fabrication des dispositifs de puissance en carbure de silicium et des niveaux de tension de tenue, la plaquette épi SiC continue de se développer dans le sens de faibles défauts et d'une épitaxie épaisse.
Ces dernières années, la qualité des matériaux épitaxiaux minces en carbure de silicium (<20 μm) a été continuellement améliorée. Les défauts des microtubules dans les matériaux épitaxiaux ont été éliminés. Cependant, les défauts d'épitaxie SiC, tels que les gouttes, les triangles, les carottes, les dislocations de vis, les luxations du plan basal, les défauts profonds, etc., deviennent le principal facteur affectant les performances du dispositif. Avec l'avancement du processus d'épitaxie SiC, l'épaisseur de la couche épitaxiale est passée de quelques μm et dizaines de μm dans le passé aux dizaines et centaines de μm actuelles. Grâce aux avantages du SiC par rapport au Si, le marché de l’épitaxie SiC connaît une croissance rapide.
Étant donné que les dispositifs en carbure de silicium doivent être fabriqués sur des matériaux épitaxiaux, pratiquement tous les matériaux monocristallins en carbure de silicium seront utilisés comme film épitaxial SiC pour faire croître des matériaux épitaxiaux. La technologie des matériaux épitaxiaux en carbure de silicium s'est développée rapidement au niveau international, l'épaisseur épitaxiale la plus élevée atteignant plus de 250 μm. Parmi eux, la technologie d'épitaxie de 20 μm et moins présente une grande maturité. La densité de défauts de surface a été réduite à moins de 1/cm2 et la densité de dislocations a été réduite de 105/cm2 à 103/cm2. Le taux de conversion des dislocations du plan de base est proche de 100 %, ce qui répond essentiellement aux exigences des matériaux épitaxiaux pour la production à grande échelle de dispositifs en carbure de silicium.
Ces dernières années, la technologie internationale des matériaux épitaxiaux de 30 μm ~ 50 μm a également mûri rapidement, mais en raison de la limitation de la demande du marché SiC epi, les progrès de l'industrialisation ont été lents. À l'heure actuelle, l'entreprise d'industrialisation peut proposer des matériaux épitaxiaux en carbure de silicium par lots, notamment l'épitaxie Cree SiC, l'épitaxie PAM-XIAMEN SiC, l'épitaxie Dow Corning SiC, etc.
3. Méthodes de test
N°1. Concentration de porteurs : le dopage net est déterminé comme une valeur moyenne à travers l'afer à l'aide de la sonde Hg CV.
N°2. Épaisseur : l'épaisseur est déterminée comme une valeur moyenne sur la tranche à l'aide du FTIR.
No.3.Défauts ponctuels importants : Inspection microscopique effectuée à 100X, sur un microscope optique Olympus ou comparable.
N°4. Inspection des défauts épi ou carte des défauts réalisée sous l'analyseur de surface optique KLA-Tencor Candela CS20 ou SICA.
N°5. Regroupement par étapes : le regroupement par étapes et la rugosité sont scannés par AFM (microscope à force atomique) sur une zone de 10 μm x 10 μm
3-1 : Descriptions des défauts ponctuels importants
Défauts qui présentent une forme claire à l'œil nu et mesurent > 50 microns. Ces caractéristiques comprennent des pointes, des particules adhérentes, des éclats et des cratères. Les défauts ponctuels importants espacés de moins de 3 mm comptent pour un défaut.
3-2 : Descriptions des défauts d'épitaxie
Les défauts d'épitaxie SiC comprennent les inclusions 3C, les queues de comètes, les carottes, les particules, les gouttelettes de silicium et la chute.
4. Application de la plaquette épitaxiale SiC
Correction du facteur de puissance (PFC)
Onduleurs photovoltaïques et onduleurs UPS (alimentations sans interruption)
Entraînements à moteur
Rectification de sortie
Véhicules hybrides ou électriques
Une diode SiC Schottky avec 600 V, 650 V, 1 200 V, 1 700 V, 3 300 V est disponible.
Veuillez voir ci-dessous le détail des candidatures par domaine :
| Champ | Fréquence radio (RF) | Dispositif d'alimentation | DIRIGÉ |
| Matériel | SiLDMOS | Si | GaN/Al2O3 |
| AsGa | GaN/Si | GaN/Si | |
| GaN/SiC | SiC/SiC | GaN/SiC | |
| GaN/Si | Ga203 | / | |
| Appareil | GaN HEMT à base de SiC | MOSFET basé sur SiC BJT basé sur SiC IGBT basé sur SiC SBD basé sur SiC |
/ |
| Application | Radars, 5G | Véhicules électriques | Éclairage à semi-conducteurs |
5. Plaquettes mécaniques avec couches Epi : sont disponibles, par exemple pour la surveillance des processus, qui nécessitent des plaquettes avec un faible courbure et un faible gauchissement.
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