SiC Epitaxy
- Description
Descrição
Epitaxia SiC
A PAM-XIAMEN fornece epitaxia SiC de filme fino personalizado (carboneto de silício) em substratos 6H ou 4H para o desenvolvimento de dispositivos de carboneto de silício. O wafer SiC epi é usado principalmente para a fabricação de dispositivos de energia de 600V ~ 3300V, incluindo SBD, JBS, PIN, MOSFET, JFET, BJT, GTO, IGBT, etc. Com um wafer de carboneto de silício como substrato, um método de deposição química de vapor (CVD) é geralmente usado para depositar uma camada de cristal único no wafer para formar um wafer epitaxial. Entre eles, a epitaxia de SiC é preparada pelo crescimento de camadas epitaxiais de carboneto de silício em substratos condutores de carboneto de silício, que podem ser posteriormente fabricados em dispositivos de energia.
1.Especificação da epitaxia SiC:
| Itens | Especificação | Valor típico |
| Poly-type | 4H | - |
| Desorientação para | 4 graus desligado | - |
| <11 2_ 0> | ||
| Condutividade | do tipo n | - |
| dopante | Azoto | - |
| Concentração de Portadores | 5E15-2E18 cm-3 | - |
| Tolerância | ± 25% | ± 15% |
| Uniformidade | 2" (50,8 mm) < 10% | 7% |
| 3" (76,2 mm) < 20% | 10% | |
| 4" (100 mm) < 20% | 15% | |
| Faixa de espessura | 5-15 μm | - |
| Tolerância | ± 10% | ± 5% |
| Uniformidade | 2" < 5% | 2% |
| 3" < 7% | 3% | |
| 4" < 10% | 5% | |
| Grandes Defeitos Pontuais | 2" < 30 | 2" < 15 |
| 3" < 60 | 3" < 30 | |
| 4" < 90 | 4" < 45 | |
| Defeitos Epi | ≤20 cm-2 | ≤10 cm-2 |
| Agrupamento em etapas | ≤ 2,0 nm (Rq) | ≤1,0 nm (Rq) |
| (Rugosidade) |
Exclusão de borda de 2 mm para 50,8 e 76,2 mm, exclusão de borda de 3 mm para 100,0 mmNotas:
• Média de todos os pontos de medição para espessura e concentração de transportador (ver pág. 5)
• Camadas epi tipo N <20 mícrons são precedidas por camada tampão tipo n, 1E18, de 0,5 mícron
• Nem todas as densidades de dopagem estão disponíveis em todas as espessuras
• Uniformidade:desvio padrão(σ)/média
• Qualquer requisito especial no parâmetro epi está disponível mediante solicitação
2. Introdução da SiC Epitaxia
Por que precisamos de wafer epitaxial de carboneto de silício?Porque diferente do processo tradicional de fabricação de dispositivos de potência de silício, os dispositivos de potência de carboneto de silício não podem ser fabricados diretamente em materiais de cristal único de carboneto de silício. Materiais epitaxiais de alta qualidade devem ser cultivados em substratos condutores de cristal único e vários dispositivos fabricados no wafer epitaxial de SiC.
A principal tecnologia epitaxial para o crescimento da epitaxia de SiC é a deposição química de vapor (CVD), que obtém uma certa espessura e material epitaxial de carboneto de silício dopado através do crescimento do fluxo escalonado do reator de epitaxia de SiC. Com a melhoria dos requisitos de fabricação de dispositivos de potência de carboneto de silício e dos níveis de tensão suportáveis, o wafer SiC epi continua a se desenvolver na direção de baixos defeitos e epitaxia espessa.
Nos últimos anos, a qualidade dos materiais epitaxiais finos de carboneto de silício (<20 μm) tem sido continuamente melhorada. Os defeitos dos microtúbulos nos materiais epitaxiais foram eliminados. No entanto, os defeitos de epitaxia do SiC, como queda, triângulo, cenoura, deslocamento do parafuso, deslocamento do plano basal, defeitos de nível profundo, etc., tornam-se o principal fator que afeta o desempenho do dispositivo. Com o avanço do processo de epitaxia do SiC, a espessura da camada epitaxial desenvolveu-se de alguns μm e dezenas de μm no passado para as atuais dezenas de μm e centenas de μm. Graças às vantagens do SiC sobre o Si, o mercado de epitaxia do SiC está crescendo rapidamente.
Como os dispositivos de carboneto de silício devem ser fabricados em materiais epitaxiais, basicamente todos os materiais monocristalinos de carboneto de silício serão usados como filme epitaxial de SiC para o crescimento de materiais epitaxiais. A tecnologia de materiais epitaxiais de carboneto de silício desenvolveu-se rapidamente internacionalmente, com a maior espessura epitaxial atingindo mais de 250 μm. Entre eles, a tecnologia epitaxia de 20 μm e abaixo tem alta maturidade. A densidade do defeito superficial foi reduzida para menos de 1/cm2, e a densidade de deslocamento foi reduzida de 105/cm2 para 103/cm2. A taxa de conversão de deslocamento do plano base é próxima de 100%, o que basicamente atendeu aos requisitos de materiais epitaxiais para produção em larga escala de dispositivos de carboneto de silício.
Nos últimos anos, a tecnologia internacional de material epitaxial de 30 μm ~ 50 μm também amadureceu rapidamente, mas devido à limitação da demanda do mercado de SiC epi, o progresso da industrialização tem sido lento. Atualmente, a empresa de industrialização pode oferecer materiais epitaxiais de carboneto de silício em lotes, incluindo epitaxia Cree SiC, epitaxia SiC PAM-XIAMEN, epitaxia SiC Dow Corning, etc.
3. Métodos de teste
Nº 1. Concentração de transportadores: A dopagem líquida é determinada como um valor médio através do afer usando a sonda CV de Hg.
Nº2. Espessura: A espessura é determinada como um valor médio no wafer usando FTIR.
No.3.Defeitos pontuais grandes: Inspeção microscópica realizada em 100X, em um microscópio óptico Olympus ou comparável.
Nº 4. Inspeção de Epi Defects ou mapa de defeitos realizado no Analisador de Superfície Óptica KLA-Tencor Candela CS20 ou SICA.
Nº5. Agrupamento escalonado: O agrupamento escalonado e a rugosidade são verificados por AFM (microscópio de força atômica) em uma área de 10μm x10μm
3-1:Descrições de defeitos de pontos grandes
Defeitos que apresentam um formato claro ao olho não assistido e têm > 50 mícrons de diâmetro. Esses recursos incluem picos, partículas aderentes, lascas e crateras. Defeitos pontuais grandes com menos de 3 mm de distância contam como um defeito.
3-2:Descrições de defeitos de epitaxia
Os defeitos da epitaxia do SiC incluem inclusões 3C, caudas de cometas, cenouras, partículas, gotículas de silício e queda.
4. Aplicação de wafer epitaxial de SiC
Correção do fator de potência (PFC)
Inversores fotovoltaicos e inversores UPS (fontes de alimentação ininterruptas)
Acionamentos de motores
retificação de saída
Veículos híbridos ou elétricos
Diodo SiC Schottky com 600V, 650V, 1200V, 1700V, 3300V está disponível.
Por favor, veja abaixo os detalhes da aplicação por campo:
| Campo | Radiofrequência (RF) | Dispositivo de energia | CONDUZIU |
| Material | SiLDMOS | Si | GaN/Al2O3 |
| GaAs | GaN/Si | GaN/Si | |
| GaN/SiC | SiC/SiC | GaN/SiC | |
| GaN/Si | Ga203 | / | |
| Dispositivo | GaN HEMT baseado em SiC | MOSFET baseado em SiC BJT baseado em SiC IGBT baseado em SiC SBD baseado em SiC |
/ |
| Aplicativo | Radar, 5G | Veículos elétricos | Iluminação de estado sólido |
5. Wafers mecânicos com Epi layes: estão disponíveis, como para monitoramento de processos, que requerem wafers com baixo arco e empenamento.
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