Cad é an fás eipidéimeach céim-rialaithe？

Mar cheann de na príomhtheicneolaíochtaí chun feistí cumhachta SIC a ullmhú, beidh tionchar díreach ag cáilíocht na n -eipidítí a fhásann teicneolaíocht fáis SIC ar fheidhmíocht na bhfeistí SIC. Faoi láthair, is é an teicneolaíocht fáis epitaxial is príomhshrutha SIC ná sil -leagan gaile ceimiceach (CVD).

Tá go leor polytypes criostail cobhsaí de SIC ann. Dá bhrí sin, chun an ciseal fáis epitaxial a fuarthas a chumasú chun polytype criostail sonrach an pholaitíochta a fháilFoshraith SiC, is gá an fhaisnéis maidir le socrú adamhach tríthoiseach den tsubstráit a aistriú chuig an gciseal fáis eipiciúil, agus teastaíonn roinnt modhanna speisialta uaidh seo. Mhol Hiroyuki Matsunami, an tOllamh Emeritus in Ollscoil Kyoto, agus daoine eile teicneolaíocht fáis SIC den sórt sin, a dhéanann sil-leagan gaile ceimiceach (CVD) ar phlána criostail íseal-innéacs an tsubstaint SIC i dtreo beag lasmuigh den uillinn faoi choinníollacha fáis cuí. Tugtar modh fáis eipiciúil céimnithe ar an modh teicniúil seo freisin.

Taispeánann Figiúr 1 conas fás epitaxial SiC a dhéanamh trí mhodh fáis epitaxial céim-rialaithe. Déantar dromchla foshraith SiC glan agus as-uillinn a fhoirmiú i sraitheanna céimeanna, agus faightear an struchtúr céim agus tábla leibhéal móilíneach. Nuair a thugtar isteach an gás amhábhar, soláthraítear an t-amhábhar do dhromchla an tsubstráit SiC, agus déantar an t-amhábhar atá ag gluaiseacht ar an tábla a ghabháil leis na céimeanna in ord. Nuair a fhoirmíonn an t-amhábhar a gabhadh socrú atá comhsheasmhach le polytype criostail anFoshraith SiCag an suíomh comhfhreagrach, go rathúil le hoidhreacht an ciseal epitaxial polytype criostail ar leith an tsubstráit SiC.

Figiúr 1: Fás eipiciúil foshraithe SIC le huillinn as-uillinn (0001)

Ar ndóigh, d'fhéadfadh fadhbanna a bheith ann le teicneolaíocht fáis epitaxial céim-rialaithe. Nuair nach gcomhlíonann na coinníollacha fáis na coinníollacha cuí, déanfaidh na hamhábhair nucleate agus giniúint criostail ar an tábla seachas ar na céimeanna, rud a fhágann go dtiocfaidh fás ar pholaitíopaí criostail éagsúla, rud a fhágann go dteipeann ar an gciseal epitaxial idéalach fás. Má tá polytypes heterogeneous le feiceáil sa chiseal epitaxial, féadfar an gléas leathsheoltóra a fhágáil le lochtanna marfach. Dá bhrí sin, sa teicneolaíocht fáis epitaxial céim-rialaithe, ní mór an méid sraonadh a dhearadh chun leithead an chéim a bhaint amach ar mhéid réasúnta. Ag an am céanna, ní mór tiúchan na n-amhábhar Si agus amhábhar C sa ghás amhábhar, an teocht fáis agus coinníollacha eile na coinníollacha maidir le foirmiú criostail tosaíochta ar na céimeanna a chomhlíonadh freisin. Faoi láthair, an dromchla an príomhSubstráit sic 4h-cineálAr an margadh cuireann sé dromchla uillinn sraonadh 4 ° (0001) i láthair, ar féidir leis freastal ar riachtanais na teicneolaíochta fáis eipiciúil céimnithe agus líon na sliseoga a fhaightear ón boule a mhéadú.

Úsáidtear hidrigin ard-íonachta mar iompróir sa mhodh sil-leagain cheimiceach le haghaidh fás sic eipiciúil, agus déantar amhábhair Si amhail SiH4 agus C amhábhair amhail C3H8 a ionchur ar dhromchla an tsubstráit SiC 1500-1600 ℃. Ag teocht 1500-1600 ° C, mura bhfuil teocht bhalla istigh an trealaimh ard go leor, ní fheabhsófar éifeachtúlacht soláthair na n-amhábhar, mar sin is gá imoibreoir balla te a úsáid. Tá go leor cineálacha trealaimh fáis eipiciúil SIC ann, lena n-áirítear ingearach, cothrománach, il-werfer agus aon-sliseadcineálacha. Taispeánann Figiúirí 2, 3 agus 4 an sreabhadh gáis agus cumraíocht an tsubstráit de chuid an imoibreora de thrí chineál trealaimh fáis eipiciúil SIC.

Figiúr 2 uainíocht agus réabhlóid il-sliseanna

Fíor 3 Réabhlóid il-sliseanna

Fíor 4 Sliseanna aonair

Tá roinnt príomhphointí le breithniú chun mais tháirgeadh foshraitheanna epitaxial SiC a bhaint amach: aonfhoirmeacht tiús ciseal epitaxial, aonfhoirmeacht tiúchan dópála, deannach, toradh, minicíocht athsholáthair comhpháirteanna, agus áisiúlacht cothabhála. Ina measc, cuirfidh aonfhoirmeacht tiúchan dópála isteach go díreach ar dháileadh friotaíochta voltais na feiste, agus mar sin tá aonfhoirmeacht an dromchla wafer, an bhaisc agus an bhaisc an-ard. Ina theannta sin, beidh na táirgí imoibrithe a ghabhann leis na comhpháirteanna san imoibreoir agus sa chóras sceite le linn an phróisis fáis ina bhfoinse deannaigh, agus is treo taighde tábhachtach é conas na deannaigh seo a bhaint go caothúil.

Tar éis fás eipiciúil SIC, faightear ciseal criostail aonair ard-íonachta is féidir a úsáid chun feistí cumhachta a mhonarú. Ina theannta sin, trí fhás epitaxial, is féidir an dílárú eitleáin basal (BPD) atá sa tsubstráit a thiontú ina dhíscaoileadh imeall snáithe (TED) ag an gcomhéadan ciseal foshraithe/sruth (féach Figiúr 5). Nuair a shreabhann sruth bipolar tríd, rachaidh an BPD faoi leathnú lochtanna cruachta, agus mar thoradh air sin déanfar díghrádú ar thréithe feiste amhail méadú ar fhriotaíocht. Mar sin féin, tar éis an BPD a thiontú go TED, ní dhéanfar difear do thréithe leictreacha na feiste. Is féidir le fás eipiciúil an díghrádú feiste a laghdú go suntasach de bharr sruth bipolar.

Fíor 5: BPD de shubstráit SiC roimh agus tar éis fás epitaxial agus trasghearradh TED tar éis comhshó

I bhfás eipiciúil SIC, is minic a chuirtear ciseal maolánach isteach idir an ciseal sruth agus an tsubstráit. Is féidir leis an gciseal maolánach le tiúchan ard de dhópáil N-de chineál a chur chun cinn ath-chomhdhlúthú iompróirí mionlaigh. Ina theannta sin, tá feidhm ag an gciseal maolánach freisin maidir le comhshó díláithrithe eitleáin basal (BPD), a bhfuil tionchar suntasach aige ar an gcostas agus is teicneolaíocht déantúsaíochta gléas an -tábhachtach í.