SiC Epitaxial ئۆسۈش جەريانىنىڭ ئاساسىي تونۇشتۇرۇشى

Epitaxial قەۋىتى ئېففېكسىيىلىك جەريان ئارقىلىق ۋافېردا ئۆسكەن ئالاھىدە يەككە خرۇستال پىلاستىنكا بولۇپ ، بالا ھەمرىيى ۋە قاپارتما پەردىسى ئېپىتاكسىمان ۋافېر دەپ ئاتىلىدۇ. ئۆتكۈزگۈچ كرېمنىي كاربوننىڭ ئاستى قىسمىغا كرېمنىي كاربون ئېپىتاكسىيىلىك قەۋىتىنى ئۆستۈرۈش ئارقىلىق ، كرېمنىي كاربون بىرىكمە ئېپىتاكسىيىلىك ۋافېرنى شوتكىي دىئود ، MOSFETs ، IGBTs ۋە باشقا ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىگە تېخىمۇ كۆپ تەييارلىغىلى بولىدۇ ، بۇنىڭ ئىچىدە 4H-SiC تارماق ئېلېمېنتى ئەڭ كۆپ ئىشلىتىلىدۇ.

كرېمنىي كاربون ئېلېكتر ئۈسكۈنىسى ۋە ئەنئەنىۋى كرېمنىيلىق ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ئىشلەپچىقىرىش جەريانى ئوخشاش بولمىغانلىقتىن ، ئۇنى كرېمنىي كاربون يەككە خرۇستال ماتېرىيالدا بىۋاسىتە توقۇلغىلى بولمايدۇ. قوشۇمچە يۇقىرى سۈپەتلىك ئېففېكتىلىك ماتېرىياللار چوقۇم ئۆتكۈزگۈچ يەككە كىرىستال سۇبيېكتىدا ئۆستۈرۈلۈشى ، ھەر خىل ئۈسكۈنىلەر چوقۇم ئېففېكتى قەۋىتىدە ئىشلەپچىقىرىلىشى كېرەك. شۇڭلاشقا ، تۇتقاقلىق قەۋىتىنىڭ سۈپىتى ئۈسكۈنىنىڭ ئىقتىدارىغا زور تەسىر كۆرسىتىدۇ. ئوخشىمىغان ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ئىقتىدارىنىڭ ياخشىلىنىشى يەنە تۇتقاقلىق قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى ، دوپپا قويۇقلۇقى ۋە كەمتۈكلۈكىگە تېخىمۇ يۇقىرى تەلەپلەرنى ئوتتۇرىغا قويدى.

FIG. 1. دوپپىن قويۇقلۇقى بىلەن تۇتاشما ئۈسكۈنىنىڭ ئېپتاكسىمان قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى بىلەن توك بېسىمىنى توسۇش ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت

SIC يۇقۇملۇق قەۋىتىنىڭ تەييارلىق ئۇسۇللىرى ئاساسلىقى پارغا ئايلىنىشنىڭ ئۆسۈپ يېتىلىش ئۇسۇلى ، سۇيۇقلۇق فازا تۇتقاقلىق ئۆسۈشى (LPE) ، مولېكۇلا نۇرلۇق قاپارتما ئۆسۈشى (MBE) ۋە خىمىيىلىك پارنىڭ چۆكۈشى (CVD) قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. ھازىر خىمىيىلىك ھور چۆكۈش (CVD) زاۋۇتلاردا كەڭ كۆلەمدە ئىشلەپچىقىرىشتا ئىشلىتىلىدىغان ئاساسلىق ئۇسۇل.

FIG. 2. تۇتقاقلىق قەۋىتىنىڭ ئاساسلىق تەييارلىق ئۇسۇللىرىنى سېلىشتۇرۇش

2-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ئوقنىڭ سىرتىدىكى {0001} تارماق ئېغىزىدا مەلۇم يانتۇ بۇلۇڭ بار ، قەدەم يۈزىنىڭ زىچلىقى تېخىمۇ چوڭ ، قەدەم يۈزىنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى كىچىك ، خرۇستال يادرو قىلىش ئاسان ئەمەس. قەدەم يۈزىدە كۆرۈلىدۇ ، ئەمما كۆپىنچە باسقۇچنىڭ بىرىكىش نۇقتىسىدا كۆرۈلىدۇ. بۇ خىل ئەھۋالدا پەقەت بىرلا يادرولۇق ئاچقۇچ بار. شۇڭلاشقا ، تۇتقاقلىق قەۋىتى ئاستىرتتىننىڭ تىزىش تەرتىپىنى مۇكەممەل كۆپەيتەلەيدۇ ، بۇنىڭ بىلەن كۆپ خىل تەڭ مەۋجۇت بولۇش مەسىلىسى تۈگىتىلىدۇ.

FIG. 3. 4H-SiC قەدەم باسقۇچلۇق كونترول قىلىش ئۇسۇلىنىڭ فىزىكىلىق جەريان دىئاگراممىسى

FIG. 4. 4H-SiC باسقۇچلۇق كونترول قىلىنىدىغان تۇتقاقلىق ئۇسۇلى ئارقىلىق CVD نىڭ ئۆسۈشىدىكى ھالقىلىق شارائىت

FIG. 5. 4H-SiC تارقىلىشچانلىقىدىكى ئوخشىمىغان كىرىمنىي مەنبەلىرىدىكى ئېشىش سۈرئىتىنى سېلىشتۇرۇش

ھازىر ، تۆۋەن كىرىملىك ​​ۋە ئوتتۇراھال بېسىملىق پروگراممىلاردا (1200 ۋولتلۇق ئۈسكۈنىگە ئوخشاش) كرېمنىي كاربون ئېپىتاكىس تېخنىكىسى بىر قەدەر پىشىپ يېتىلگەن. قېلىنلىق بىردەكلىكى ، دوپپىن قويۇقلۇقىنىڭ بىردەكلىكى ۋە تۇتقاقلىق قەۋىتىنىڭ كەمتۈك تارقىلىشى بىر قەدەر ياخشى سەۋىيىگە يېتىدۇ ، بۇ ئوتتۇرا ۋە تۆۋەن بېسىملىق SBD (Schottky diode) ، MOS (مېتال ئوكسىد يېرىم ئۆتكۈزگۈچ مەيدان ئېففېكتى ترانس ist ور) نىڭ ئېھتىياجىنى ئاساسەن قاندۇرالايدۇ. junction diode) ۋە باشقا ئۈسكۈنىلەر.

قانداقلا بولمىسۇن ، يۇقىرى بېسىم ساھەسىدە ، تۇتقاقلىق ۋافېر يەنىلا نۇرغۇن خىرىسلارنى يېڭىشى كېرەك. مەسىلەن ، 10،000 ۋولتقا بەرداشلىق بېرەلەيدىغان ئۈسكۈنىلەرگە نىسبەتەن ، تۇتقاقلىق قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى 100 مىللىمېتىر ئەتراپىدا بولۇشى كېرەك. تۆۋەن بېسىملىق ئۈسكۈنىلەرگە سېلىشتۇرغاندا ، تۇتقاقلىق قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى ۋە دوپپا قويۇقلۇقىنىڭ بىردەكلىكى بىر قەدەر ئوخشىمايدۇ ، بولۇپمۇ دوپپا قويۇقلۇقىنىڭ بىردەكلىكى. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ، تۇتقاقلىق قەۋىتىدىكى ئۈچبۇلۇڭ كەمتۈكلىكىمۇ ئۈسكۈنىنىڭ ئومۇمىي ئىقتىدارىنى بۇزىدۇ. يۇقىرى بېسىملىق قوللىنىشچان پروگراممىلاردا ، ئۈسكۈنە تىپلىرى ئىككى قۇتۇپلۇق ئۈسكۈنىلەرنى ئىشلىتىشكە مايىل بولۇپ ، بۇ ئېپتىكا قاتلىمىدا ئاز سانلىق كىشىلەرنىڭ ئۆمرىنى تەلەپ قىلىدۇ ، شۇڭا بۇ جەرياننى ئەلالاشتۇرۇپ ، ئاز سانلىق مىللەتلەرنىڭ ئۆمرىنى ياخشىلاش كېرەك.

ھازىر ، دۆلەت ئىچىدىكى تۇتقاقلىق كېسىلى ئاساسلىقى 4 دىيۇم ۋە 6 دىيۇم ، چوڭ رازمېرلىق كرېمنىي كاربون ئېپىتاكسىيىسىنىڭ نىسبىتى يىلدىن-يىلغا ئېشىۋاتىدۇ. كرېمنىي كاربون ئېپىتاكسىيىلىك ۋاراقنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى ئاساسلىقى كرېمنىيلىق كاربوننىڭ ئاستى قىسمى بىلەن چەكلىنىدۇ. ھازىر ، 6 دىيۇملۇق كرېمنىيلىق كاربون سۇبيېكتى تاۋارلاشتۇرۇلدى ، شۇڭا كرېمنىي كاربون ئېپىتاكسىيىسى ئاستا-ئاستا 4 دىيۇمدىن 6 دىيۇمغا ئۆتتى. كرېمنىي كاربون سۇبيېكتى تەييارلاش تېخنىكىسىنىڭ ئۈزلۈكسىز ياخشىلىنىشى ۋە سىغىمچانلىقىنىڭ كېڭىيىشىگە ئەگىشىپ ، كرېمنىي كاربون سۇ بىرىكمىسىنىڭ باھاسى تەدرىجىي تۆۋەنلىمەكتە. Epitaxial ۋاراق باھاسىنىڭ تەركىبىدە ، تارماق بالا تەننەرخنىڭ% 50 تىن كۆپرەكىنى ئىگىلەيدۇ ، شۇڭا يەر ئاستى باھاسىنىڭ تۆۋەنلىشىگە ئەگىشىپ ، كرېمنىي كاربون ئېپىتاكسىيىلىك ۋاراقنىڭ باھاسىمۇ تۆۋەنلەيدۇ.