SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲ ಪರಿಚಯ

ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರವು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ವೇಫರ್‌ನಲ್ಲಿ ಬೆಳೆದ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಫಿಲ್ಮ್ ಆಗಿದೆ, ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರ ವೇಫರ್ ಮತ್ತು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.ವಾಹಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರವನ್ನು ಬೆಳೆಸುವ ಮೂಲಕ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಏಕರೂಪದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್ ಅನ್ನು ಸ್ಕಾಟ್ಕಿ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು, MOSFET ಗಳು, IGBT ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ತಯಾರಿಸಬಹುದು, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ 4H-SiC ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಪವರ್ ಡಿವೈಸ್ ಮತ್ತು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪವರ್ ಡಿವೈಸ್ ನ ವಿಭಿನ್ನ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಕಾರಣ, ಇದನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸಿಂಗಲ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ ನಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ.ವಾಹಕ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಸಬೇಕು ಮತ್ತು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಬೇಕು.ಆದ್ದರಿಂದ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ಗುಣಮಟ್ಟವು ಸಾಧನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ.ವಿಭಿನ್ನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸುಧಾರಣೆಯು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ದಪ್ಪ, ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ದೋಷಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಮುಂದಿಡುತ್ತದೆ.

ಅಂಜೂರ1. ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಯುನಿಪೋಲಾರ್ ಸಾಧನದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ದಪ್ಪ ಮತ್ತು ನಿರ್ಬಂಧಿಸುವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ

SIC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ತಯಾರಿಕೆಯ ವಿಧಾನಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಿಧಾನ, ದ್ರವ ಹಂತದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆ (LPE), ಆಣ್ವಿಕ ಕಿರಣದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆ (MBE) ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (CVD) ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ.ಪ್ರಸ್ತುತ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (CVD) ಕಾರ್ಖಾನೆಗಳಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಬಳಸಲಾಗುವ ಮುಖ್ಯ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ.

ಅಂಜೂರ2. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ಮುಖ್ಯ ತಯಾರಿಕೆಯ ವಿಧಾನಗಳ ಹೋಲಿಕೆ

ಚಿತ್ರ 2(b) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಟಿಲ್ಟ್ ಕೋನದೊಂದಿಗೆ ಆಫ್-ಆಕ್ಸಿಸ್ {0001} ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ, ಹಂತದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಹಂತದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಗಾತ್ರವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ಸುಲಭವಲ್ಲ ಹಂತದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಹಂತದ ವಿಲೀನ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ.ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಕೇವಲ ಒಂದು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಟಿಂಗ್ ಕೀ ಇರುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರವು ತಲಾಧಾರದ ಪೇರಿಸುವಿಕೆಯ ಕ್ರಮವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪುನರಾವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಬಹು-ವಿಧದ ಸಹಬಾಳ್ವೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸುತ್ತದೆ.

ಅಂಜೂರ3. 4H-SiC ಹಂತದ ನಿಯಂತ್ರಣ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿ ವಿಧಾನದ ಭೌತಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ರೇಖಾಚಿತ್ರ

ಅಂಜೂರ4. 4H-SiC ಹಂತ-ನಿಯಂತ್ರಿತ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿ ವಿಧಾನದಿಂದ CVD ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು

ಅಂಜೂರ5. 4H-SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮೂಲಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರಗಳ ಹೋಲಿಕೆ

ಪ್ರಸ್ತುತ, ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ 1200 ವೋಲ್ಟ್ ಸಾಧನಗಳು) ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಪ್ರಬುದ್ಧವಾಗಿದೆ.ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ದಪ್ಪ ಏಕರೂಪತೆ, ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಏಕರೂಪತೆ ಮತ್ತು ದೋಷ ವಿತರಣೆಯು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಉತ್ತಮ ಮಟ್ಟವನ್ನು ತಲುಪಬಹುದು, ಇದು ಮೂಲತಃ ಮಧ್ಯಮ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ SBD (ಶಾಟ್ಕಿ ಡಯೋಡ್), MOS (ಮೆಟಲ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಫೀಲ್ಡ್ ಎಫೆಕ್ಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್), JBS ( ಜಂಕ್ಷನ್ ಡಯೋಡ್) ಮತ್ತು ಇತರ ಸಾಧನಗಳು.

ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್‌ಗಳು ಇನ್ನೂ ಅನೇಕ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಜಯಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ.ಉದಾಹರಣೆಗೆ, 10,000 ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳನ್ನು ತಡೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ದಪ್ಪವು ಸುಮಾರು 100μm ಆಗಿರಬೇಕು.ಕಡಿಮೆ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಾಧನಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ದಪ್ಪ ಮತ್ತು ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಏಕರೂಪತೆಯು ಹೆಚ್ಚು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಏಕರೂಪತೆ.ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದಲ್ಲಿನ ತ್ರಿಕೋನ ದೋಷವು ಸಾಧನದ ಒಟ್ಟಾರೆ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸಹ ನಾಶಪಡಿಸುತ್ತದೆ.ಹೆಚ್ಚಿನ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಸಾಧನ ಪ್ರಕಾರಗಳು ಬೈಪೋಲಾರ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಲೇಯರ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಲ್ಪಸಂಖ್ಯಾತ ಜೀವಿತಾವಧಿಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅಲ್ಪಸಂಖ್ಯಾತ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ ಮಾಡಬೇಕಾಗಿದೆ.

ಪ್ರಸ್ತುತ, ದೇಶೀಯ ಎಪಿಟ್ಯಾಕ್ಸಿ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ 4 ಇಂಚುಗಳು ಮತ್ತು 6 ಇಂಚುಗಳು ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ಗಾತ್ರದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯ ಪ್ರಮಾಣವು ವರ್ಷದಿಂದ ವರ್ಷಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿದೆ.ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಹಾಳೆಯ ಗಾತ್ರವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ತಲಾಧಾರದ ಗಾತ್ರದಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ.ಪ್ರಸ್ತುತ, 6-ಇಂಚಿನ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ತಲಾಧಾರವನ್ನು ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಣಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಕ್ರಮೇಣ 4 ಇಂಚುಗಳಿಂದ 6 ಇಂಚುಗಳಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತಿದೆ.ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ತಲಾಧಾರದ ತಯಾರಿಕೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ವಿಸ್ತರಣೆಯ ನಿರಂತರ ಸುಧಾರಣೆಯೊಂದಿಗೆ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ತಲಾಧಾರದ ಬೆಲೆ ಕ್ರಮೇಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಿದೆ.ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಶೀಟ್ ಬೆಲೆಯ ಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿ, ತಲಾಧಾರವು 50% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ತಲಾಧಾರದ ಬೆಲೆಯ ಕುಸಿತದೊಂದಿಗೆ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಶೀಟ್ನ ಬೆಲೆಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ.