एपिटॅक्सियल लेयर्स: प्रगत सेमीकंडक्टर उपकरणांचा पाया

आकृती 1: एकध्रुवीय उपकरणांसाठी डोपिंग सांद्रता, थर जाडी आणि ब्रेकडाउन व्होल्टेज यांच्यातील परस्परसंबंध स्पष्ट करते.

SiC epitaxial स्तरांच्या तयारीमध्ये प्रामुख्याने Evaporation Growth, Liquid Fase Epitaxy (LPE), Molecular Beam Epitaxy (MBE), आणि केमिकल वाष्प डिपॉझिशन (CVD) यासारख्या तंत्रांचा समावेश होतो, ज्यात CVD ही कारखान्यांमध्ये मोठ्या प्रमाणात उत्पादनाची प्रमुख पद्धत आहे.

तक्ता 1: मुख्य एपिटॅक्सियल लेयर तयार करण्याच्या पद्धतींचे तुलनात्मक विहंगावलोकन प्रदान करते.

आकृती 2(b) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, एका विशिष्ट झुकाव कोनात ऑफ-अक्ष {0001} सबस्ट्रेट्सवर वाढीचा समावेश आहे. ही पद्धत स्टेपचा आकार कमी करताना स्टेप डेन्सिटीमध्ये लक्षणीय वाढ करते, मुख्यतः स्टेप बंचिंग साइट्सवर न्यूक्लिएशन सुलभ करते आणि अशा प्रकारे एपिटॅक्सियल लेयरला सब्सट्रेटच्या स्टॅकिंग क्रमाची उत्तम प्रकारे प्रतिकृती बनवते, पॉलीटाइपचे सहअस्तित्व नष्ट करते.

आकृती 2: 4H-SiC मध्ये चरण-नियंत्रित एपिटॅक्सीची भौतिक प्रक्रिया प्रदर्शित करते.

आकृती 3: 4H-SiC साठी चरण-नियंत्रित एपिटॅक्सीमध्ये CVD वाढीसाठी गंभीर परिस्थिती दर्शविते.

आकृती 4: 4H-SiC epitaxy साठी वेगवेगळ्या सिलिकॉन स्त्रोतांखाली वाढीच्या दरांची तुलना करते.

कमी आणि मध्यम व्होल्टेज ऍप्लिकेशन्सच्या क्षेत्रात (उदा. 1200V डिव्हाइसेस), SiC epitaxy तंत्रज्ञान परिपक्व टप्प्यावर पोहोचले आहे, जाडी, डोपिंग एकाग्रता आणि दोष वितरणामध्ये तुलनेने उत्कृष्ट एकसमानता प्रदान करते, कमी आणि मध्यम-व्होल्टेज SBD च्या आवश्यकता पुरेशा प्रमाणात पूर्ण करते. , MOS, JBS डिव्हाइसेस आणि इतर.

तथापि, उच्च-व्होल्टेज डोमेनमध्ये अजूनही महत्त्वपूर्ण आव्हाने आहेत. उदाहरणार्थ, 10000V वर रेट केलेल्या उपकरणांना अंदाजे 100μm जाडीच्या एपिटॅक्सियल लेयर्सची आवश्यकता असते, परंतु हे स्तर त्यांच्या कमी-व्होल्टेज समकक्षांच्या तुलनेत खूपच कमी जाडी आणि डोपिंग एकसारखेपणा प्रदर्शित करतात, एकूण उपकरणाच्या कार्यक्षमतेवर त्रिकोणी दोषांच्या हानिकारक प्रभावाचा उल्लेख नाही. हाय-व्होल्टेज ऍप्लिकेशन्स, जे द्विध्रुवीय उपकरणांना अनुकूल बनवतात, अल्पसंख्याक वाहकांच्या जीवनकाळासाठी कठोर मागणी देखील करतात, हे पॅरामीटर वाढविण्यासाठी प्रक्रिया ऑप्टिमायझेशन आवश्यक आहे.

सध्या, मोठ्या व्यासाच्या SiC एपिटॅक्सियल वेफर्सच्या प्रमाणात हळूहळू वाढ होऊन बाजारात 4-इंच आणि 6-इंच SiC एपिटॅक्सियल वेफर्सचे वर्चस्व आहे. SiC एपिटॅक्सियल वेफर्सचा आकार मूलभूतपणे SiC सब्सट्रेट्सच्या परिमाणांद्वारे निर्धारित केला जातो. 6-इंच SiC सबस्ट्रेट्स आता व्यावसायिकरित्या उपलब्ध आहेत, 4-इंच ते 6-इंच SiC एपिटॅक्सीमध्ये संक्रमण स्थिरपणे चालू आहे.

जसजसे SiC सब्सट्रेट फॅब्रिकेशन तंत्रज्ञान प्रगती करत आहे आणि उत्पादन क्षमता विस्तारत आहे, SiC सब्सट्रेट्सची किंमत उत्तरोत्तर कमी होत आहे. एपिटॅक्सियल वेफर्सच्या किमतीच्या 50% पेक्षा जास्त सब्सट्रेट्सचा वाटा आहे हे लक्षात घेता, घटत्या सब्सट्रेट किमतींमुळे SiC epitaxy साठी कमी खर्च होण्याची अपेक्षा आहे, ज्यामुळे उद्योगासाठी उज्ज्वल भविष्याचे आश्वासन मिळते.**