4H-SIC FILME GRESSO

A melhoria contínua dos requisitos de fabricação e os níveis de tensão de suporção para dispositivos de potência de carboneto de silício (SIC) levou ao desenvolvimento de materiais epitaxiais do SiC em direção a baixos defeito e direções epitaxiais espessas. O PAM-XIAMEN pode fornecer serviços de crescimento epitaxial de filme espesso do tipo n e p-tipo P, com uma faixa de espessura de filme de 30 ~ 200 µm.

1. Especificação do crescimento do filme espesso do SiC

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2. Por que precisamos de um filme grosso de sic?

A camada epitaxial espessa expande o espaço aumentando a camada de depleção, permitindo que o dispositivo suporta tensões de bloqueio ultra-alto acima de 10kV. Tomando um dispositivo IGBT de 20kV como exemplo, sua espessura da região de deriva precisa atingir 200 µm para atender aos requisitos de distribuição da força longitudinal do campo elétrico e evitar a quebra prematura de avalanche.

Além disso, em dispositivos bipolares, a vida útil da transportadora está positivamente correlacionada com a espessura. Quando a espessura da camada epitaxial atinge 100 µm ou mais, uma certa vida útil da portadora pode ser mantida, o que aumenta o efeito da modulação da condutividade e reduz significativamente a perda de condução.

Em termos de gerenciamento térmico, estruturas de filme espesso podem reduzir a densidade do fluxo de calor de maneira eficaz. Entre eles, para cada aumento de 50 µm na espessura da camada epitaxial, a resistência térmica diminuirá efetivamente. Sob a condição de trabalho de 300a/cm2, em comparação com uma camada epitaxial de 100 µm de espessura, uma camada epitaxial de 200 µm de espessura pode obviamente reduzir o aumento da temperatura da junção do dispositivo.

3. Estudo sobre camada epitaxial de 4H-SIC de ultra espessura cultivada por CVD baseado em cloreto

Chemical vapor deposition (CVD) is the most commonly used method for 4H SiC homoepitaxy. This method can effectively control the gas source flow rate, reaction chamber temperature, and pressure during the growth process, change the growth environment, and accurately control the epitaxial thickness, doping concentration and type, with repeatability. CVD method can grow high-quality SiC thick films while improving growth rate and quality.

A research team has successfully prepared a 200µm thick, low doping concentration 4H-SiC epitaxial layer on an 8 ° off-axis Si-face SiC substrate by optimizing the chloride chemical vapor deposition process, with a growth rate exceeding 100um/h and excellent surface morphology. Experiments have found that when using silicon tetrachloride (SiCl ₄) based process and optimizing in-situ etching conditions, a 150um thick epitaxial layer can be grown at a high rate of 140um/h, while maintaining a low surface roughness to the nanometer level and a stable doping concentration at the level of 10 ¹⁴ cm ⁻ ³. The key to breaking through the thickness limit of 150um is to reduce the C/Si ratio. By adopting this strategy, a 190µm thick epitaxial layer was successfully prepared while maintaining excellent morphological characteristics.

Para o sistema de processo baseado em silano (SIH ₄), a redução da proporção C/Si também melhora significativamente a qualidade da superfície: uma camada epitaxial de 230 µm de espessura é cultivada sob condições de doping com alto teor de doping (10 ⁴ cm ⁻³) e uma camada epitax de alta qualidade é obtida em baixa doping (10 ° CM de 10 ° CM-CM. As camadas epitaxiais com excelente morfologia exibem fortes picos de emissão de borda da banda (NBE) fortes, indicando que as camadas epitaxiais têm alta qualidade de cristal. E filmes espessos epitaxiais com defeitos morfológicos, os sinais de luminescência relacionados à falha de empilhamento foram detectados através da espectroscopia de fotoluminescência.

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