وقد تم التحقيق في مجموعة مثيرة للاهتمام من منهجيات نمو epitaxial sic ، تتراوح بين الطور السائل المرحلة ، وشعاع الحزمة الجزيئية ، وترسيب البخار الكيميائي (cvd). يتم قبول تقنية نمو cvd بشكل عام باعتبارها الطريقة الواعدة لتحقيق استنساخ epilayer والجودة والمعدلات المطلوبة للإنتاج بالجملة. في أبسط المصطلحات ، يتم إجراء تغييرات في cd sic من خلال تسخين sic substrates في غرفة \"مفاعل\" مع تدفق الغازات المحتوية على السليكون والكربون التي تتحلل وترسب si و c على الرقاقة مما يسمح ل epilayer بالنمو في بئر أمر واحد الكريستال في ظل ظروف تسيطر عليها بشكل جيد. يتم تنفيذ عمليات النمو الفوقي svd cvd التقليدية في درجات حرارة نمو الركيزة بين 1400 درجة مئوية و 1600 درجة مئوية عند ضغوط من 0.1 إلى 1 atm مما يؤدي إلى معدلات نمو لترتيب عدد قليل من الميكرومتر في الساعة. درجة حرارة أعلى (تصل إلى 2000 درجة مئوية) عمليات نمو svd cvd ، بعضها يستخدم كيمياء النمو القائم على الهاليد ، هي أيضا رائدة للحصول على معدلات نمو أعلى من sep epilayer لترتيب مئات الميكرومتر في الساعة التي تبدو كافية لنمو الجزء الأكبر من sic بوولس بالإضافة إلى طبقات الفوقية الكثيفة اللازمة للأجهزة ذات الجهد العالي. على الرغم من حقيقة أن درجات الحرارة النمو تتجاوز درجات حرارة النمو الفوقي المستخدمة في معظم أشباه الموصلات الأخرى ، فقد تم تطوير مجموعة متنوعة من تكوينات مفاعل نمو الفوق الفوقي sic cdi وتسويقها. على سبيل المثال ، تستخدم بعض المفاعلات تدفق الغاز الأفقي المتفاعل عبر الرقاقة sic ، في حين يعتمد البعض الآخر على التدفق العمودي للغازات المتفاعلة ؛ تحتوي بعض المفاعلات على رقاقات محاطة بتكوينات \"جدار ساخن\" ساخنة أو \"جدران دافئة\" ، بينما تسخن مفاعلات أخرى ذات جدار بارد فقط مستقبلاً مقيماً مباشرة تحت الرقاقة. معظم المفاعلات المستخدمة للإنتاج التجاري للإلكترونيات sic تدور العينة لضمان التوحيد العالي لمعلمات epilayer عبر الرقاقة. وقد مكنت أنظمة svd cvd القادرة على زيادة عدد الشعيرات على الرقاقات المتعددة في وقت واحد من زيادة إنتاجية الويفر لتصنيع الأجهزة الإلكترونية....
نمو homoepitaxial ، حيث يتوافق polytype من epilayer سيك يطابق polytype من sic الركيزة ، يتم عن طريق epitaxy \"step-controlled\". ويستند epitaxy التي تسيطر عليها خطوة على تزايد epilayers على رقاقة sic مصقول في زاوية (تسمى \"زاوية الميل\" أو \"زاوية خارج المحور\") من 3 إلى 8 درجة عادة قبالة المستوى الأساسي (0 0 0) مما ينتج عنه سطح ذو خطوات ذرية وتراسات مسطحة طويلة نسبياً بين الدرجات. عندما يتم التحكم في ظروف النمو بشكل صحيح ، وهناك مسافة قصيرة بما فيه الكفاية بين الخطوات ، si و c adatoms التي تؤثر على سطح النمو تجد طريقها إلى الخطوة الناهضة ، حيث تترابط وتدمج في البلورة. وهكذا ، يحدث نمو جانبي \"تدريجي للتدفق\" يتم ترتيبه والذي يمكّن تسلسل التراص متعدد الأطوار من الركيزة من أن ينعكس بدقة في epilayer المتنامية. قطع الويفر مع اتجاهات سطح غير تقليدية مثل ( ) و ( ) ، توفير هندسة سطح مواتية ل epilayers لترث تسلسل التراص (أي نوع polytype) عبر تدفق الخطوة من الركيزة. عندما لا يتم التحكم في ظروف النمو بشكل صحيح عندما تكون الخطوات متباعدة للغاية ، كما يمكن أن يحدث مع الأسطح الركيزة sis التي تم إعدادها بشكل سيئ والتي يتم صقلها إلى داخل \u0026 lt؛ 1 ° من المستوى الأساسي (0 0 1) ، و adatoms island n ucleate والسندات في منتصف المدرجات بدلا من الخطوات. تنوي جزيرة غير خاضعة للرقابة (يشار إليها أيضا باسم التنوي الشرفة) على الأسطح كذا يؤدي إلى نمو متباين الخصوبة من نوعية سيئة 3C-sic. للمساعدة في منع التنوي السطحي في الزفير من 3c-sic خلال النمو الفوقي ، يتم تلميع معظم ركائز 4h و 6h-sic التجارية لإمالة الزوايا من 8 ° و 3.5 ° من المستوى القاعدي (0 0 1) ، على التوالي. وحتى الآن ، تعتمد جميع الإلكترونيات التجارية التجارية على الطبقات المثلية المصممة على هذه \"المحضرة خارج المحور\" المحضرة (0 0 0 1). كما أن التخلص السليم من التلوث السطحي المتخلف والعيوب التي خلفتها عملية القطع والتلميع الخاصة بلفائف الويفر أمر حيوي أيضاً للحصول على صلات عابرة عالية الجودة بأقل عيوب خلع. التقنيات المستخدمة لتحسين إعداد سطح رقاقة الويفر قبل مجموعة النمو الفوقي من الحفر الجاف إلى التلميع الكيميائي الميكانيكي (cmp). كما يتم تسخين الويفر sic في غرفة النمو في التحضير لبدء نمو epilayer ، عادة ما يتم حفر حَقن غازي سابق النمو في درجة حرارة عالية (عادة باستخدام h2 و / أو hcl) للتخلص من التلوث السطحي والعيوب. تجدر الإشارة إلى أن معالجة مرحلة ما قبل المعالجة المُحسَّنة تُمكِّن من نمو التدفق التدريجي للخلايا المتجانسة عالية الجودة حتى عندما يتم تقليل زاوية ميل الركيزة إلى \u0026 lt؛ 0.1 ° خارج المحور من المستوى القاعدي (0 0 1). في هذه الحالة ، لا بد من وجود خلل في البرغي المحوري لتوفير قالب حلزوني مستمر للخطوات اللازمة لنمو الصفائح في العلامة \u0026 lt؛ 0 0 0 1 \u0026 gt؛ الاتجاه مع الحفاظ على polytype سداسية من الركيزة....
يتم تنفيذ المنشطات في الموقع خلال نمو epitaxial cvd في المقام الأول من خلال إدخال النيتروجين (عادة) لنوع n والألمنيوم (عادة ثلاثي ميثيل أو triethylaluminum) ل epilayers ع نوع. وقد تم أيضًا دراسة بعض أنواع الدوبتات البديلة مثل الفوسفور والبورون في الصفيحتين n-and p-type ، على التوالي. في حين يمكن إجراء بعض التباينات في المنشطات epilayer بدقة عن طريق تغيير تدفق الغازات المنشطات ، وقد مكنت منهجية المنشطات المنافسة في الموقع مجموعة أوسع بكثير من المنشطات sic أن يتحقق. بالإضافة إلى ذلك ، جعلت منافسة الموقع أيضًا من معتاد epilayer أكثر موثوقية وقابلة للتكرار. تعتمد تقنية dopantcontrol للمنافسة في الموقع على حقيقة أن العديد من dopants من sic تفضيليًا تدمج إما في مواقع الشبكة الشبكية أو مواقع c lattice. وكمثال على ذلك ، فإن النتروجين يدمج بشكل تفضيلي في المواقع الشبكية التي تشغلها عادة ذرات الكربون. عن طريق زيادة التركيز الفائق تحت ظروف الكربون الغنية ، يمكن استبعاد معظم النيتروجين الموجود في نظام cvd (سواء كان ملوثًا متبقيًا أو تم إدخاله عن قصد) من الدمج في بلورة sic النامية. وبالعكس ، من خلال النمو في بيئة تعاني من نقص الكربون ، يمكن تعزيز دمج النيتروجين لتشكيل طبقات عالية جدا من الشعيرات الملامسة للاتصالات الأومنية. ويفضل الألومنيوم ، الذي هو عكس النيتروجين ، موقع si الخاص بـ sic ، كما تم التحكم في dopants أخرى من خلال منافسة الموقع عن طريق تغيير نسبة si / c بشكل مناسب أثناء نمو البلورات. sick epilayer dopings تتراوح بين 9 × إلى 1 × متاحة تجاريا ، وقد أبلغ الباحثون عن الحصول على مشتقات أكثر من عامل 10 أصغر حجما وأقل من هذا النطاق للنوعين n و p. الاتجاه السطحي للرقاقة يؤثر أيضا على كفاءة تأسيس المنشطات خلال نمو epilayer. وحتى كتابة هذه السطور ، فإن الصلاحيات المتاحة للمستهلكين لتحديدها وشرائها لتلبية احتياجات تطبيقات الأجهزة الخاصة بهم لها تفاوتات في السماكة والتعاطي تبلغ ± 25٪ و ± 50٪ ، على التوالي. ومع ذلك ، فإن بعض epilayers sic المستخدمة لإنتاج جهاز كبير الحجم هي أكثر بكثير الأمثل ، والمعروضات \u0026 lt ؛ التغير 5 ٪ في المنشطات وسمك....
ويلخص الجدول 5.2 عيوب الخلع الرئيسية المعروفة الموجودة في الرقائق وشعارات العصر التجاري 4h-6h-sic الحالية. نظرًا لأن المناطق النشطة للأجهزة موجودة في epilayers ، فإن محتوى خلل epipayer له أهمية رئيسية في أداء الجهاز. ومع ذلك ، كما يتضح من الجدول 5.2 ، فإن معظم عيوب epilayer تنشأ من الاضطرابات الموجودة في الركيزة sic الأساسية قبل ترسيب epilayer. مزيد من التفاصيل حول التأثير الكهربائي لبعض هذه العيوب على أجهزة معينة تتم مناقشتها لاحقًا في القسم 5.6. ويعتبر عيب micropipe بمثابة عيب \"الجهاز القاتل\" الأكثر وضوحا ومدمرا للأجهزة الإلكترونية sic. micropipe هو خلع محوري المسمار مع جوهر أجوف (القطر من أجل ميكرومتر) في ويفر سيليس و epilayer الذي يمتد موازية تقريبا إلى محور c البلوري الطبيعي الطبيعي إلى سطح رقاقة مصبغة c- محور. هذه العيوب تنقل سلالة محلية كبيرة إلى بلورة sic المحيطة التي يمكن ملاحظتها باستخدام طبوغرافيا الأشعة السينية أو المستقطبات البصرية. على مدى عقد من الزمان ، نجحت جهود كبيرة من قبل بائعي المواد من sic في تقليل كثافات ميكروفايب الويفر حوالي 100 ضعف ، وظهرت بعض كرات البوليمر التي تخلو تماما من micropipes. بالإضافة إلى ذلك ، تم تطوير تقنيات النمو الفوقي لإغلاق micropipes الركيزة sic (فصل على نحو فعال في التفكك المحوري جوفاء الأساسية في خلع متعددة مغلقة الأساسية). ومع ذلك ، فإن هذا النهج لم يستوف بعد متطلبات الموثوقية الإلكترونية المطلوبة لأجهزة الطاقة الكهربائية التجارية التي تعمل في المجالات الكهربائية العالية. على الرغم من أنه تم القضاء على عيوب \"القاتل للجهاز\" micropipe تقريبًا ، إلا أن الرقاقات التجارية وشحانات الصفراء التجارية ذات ال 4 ساعات و 6 ساعات ما زالت تحتوي على كثافة عالية جدًا (\u0026 gt؛ 10000) ، ملخص في الجدول 5.2) من عيوب خلع أخرى أقل ضررا. في حين أن هذه الاضطرابات المتبقية لا يتم تحديدها في الوقت الحالي في أوراق مواصفات بائع المواد ، إلا أنها مع ذلك تعتبر مسؤولة عن مجموعة متنوعة من سلوكيات الجهاز غير الجراحي التي أعاقت استنساخ وتسويق بعض الأجهزة الإلكترونية (خاصة عالية المجال الكهربائي). تتشابه عيوب خلع البرغي المحوري المغلق في خصائص التركيب والتوتر مع الميكروفايب ، باستثناء أن نواقل البرغر الخاصة بها أصغر بحيث يكون اللب صلبًا بدلاً من الفراغ المجوف. كما هو مبين في الجدول 5.2 ، عيوب خلل الطائرة القاعدية والخيوط العيوب خلع حافة هي أيضا وفيرة في رقائق sic التجارية. كما تمت مناقشته لاحقًا في القسم 5.6.4.1.2 ، أدى تدهور الأجهزة الكهربائية 4h-sic الناتج عن توسع أخطاء التكديس التي بدأت من عيوب خلع في المستوى الأساسي إلى إعاقة تسويق أجهزة الطاقة ثنائية القطب. كما تم الإبلاغ عن تمدد الفلترة المتشابهة عندما تم تعريض doped 4h-sic epilayers إلى معالجة الأكسدة الحرارية المتواضعة (~ 1150 درجة مئوية). في حين أن تقنيات النمو الفوقي لتحويل الاضطرابات في المستوى القاعدي إلى خلل في الحافة ، قد تم الإبلاغ عنها مؤخرًا ، فإن التأثير الكهربائي لخلل الحافة على أداء وموثوقية أجهزة التحكم في المجال الكهربي العالي لا يزال يتم التأكد منه بالكامل. من المهم أيضًا أن نلاحظ أن الشعيرات التجسسية التجارية الحالية لا تزال تحتوي على بعض السمات المورفولوجية السطحية غير المرغوب فيها مثل \"عيوب الجزرة\" التي يمكن أن تؤثر على معالجة الجهاز والأداء. في اختراق مبتكر مبدئي ، أفاد فريق من الباحثين اليابانيين في عام 2004 أنهم حققوا انخفاضًا بمقدار 100 ضعف في كث...
لتقليل تكاليف التطوير والإنتاج الخاصة بالإلكترونيات sic ، من المهم أن يستفيد تلفيق الأجهزة sic من البنية التحتية الحالية لمعالجة السيليكون و gaas قدر الإمكان. كما سيتم مناقشته في هذا القسم ، فإن معظم الخطوات اللازمة لتصنيع sic الإلكترونيات بدءاً من رقائق sic يمكن تحقيقها باستخدام عمليات إلكترونية معقدة من السيليكون والالكترونيات التجارية.
كما تم مناقشته في القسم 4 ، 4h- و 6 h-sic هي الأشكال الأكثر تقدمًا لجودة جهاز أشباه الموصلات sic المتوفرة تجارياً في شكل الرقاقة ذات الإنتاج الضخم. لذلك ، سيتم اعتبار طرق معالجة الجهاز فقط 4H و 6 h-sic بوضوح في بقية هذا القسم. تجدر الإشارة ، مع ذلك ، إلى أن معظم طرق المعالجة التي نوقشت في هذا القسم قابلة للتطبيق على أنواع polytypes الأخرى من sic ، باستثناء حالة طبقة 3c-sic التي لا تزال مقيمة على ركيزة السيليكون ، حيث يجب الحفاظ على جميع درجات حرارة المعالجة. أقل بكثير من درجة حرارة انصهار السيليكون (~ 1400 درجة مئوية). من المتفق عليه عمومًا أن حركية الحامل الأعلى بشكل كبير 4h-sic وطاقة التأين الإشعاعية الضئيلة مقارنةً بـ 6h-sic (الجدول 5.1) يجب أن تجعل من النوع المتعدد الاختيارات لمعظم الأجهزة الإلكترونية sic ، بشرط أن تكون جميع الأجهزة الأخرى ، والأداء ، والتكلفة القضايا ذات الصلة تلعب بها كونها متساوية تقريبا بين نوعي polytypes. علاوة على ذلك ، فإن تباين الحركية المتأصل الذي يحط من التوصيل المتوازي مع المحور c البلوري في 6h-sic يفضّل بشكل خاص 4h-sic لتكوينات جهاز الطاقة العمودية (قسم 5.6.4). نظرًا لأن طاقة التأين الخاصة بالمشتقات المستقبلة من النوع p تكون أعمق بشكل كبير من الممولين من النوع n ، يمكن الحصول على موصل أعلى بكثير للركائز s من نوع n من ركائز p من النوع.
حقيقة أن معاملات النشر لمعظم dopants هي صغيرة بشكل ضئيل (في \"1800 درجة مئوية\") ممتازة ل الحفاظ على استقرار الوصلة الجهاز ، لأن الدوبنتس لا ينتشر بشكل غير مرغوب فيه أثناء تشغيل الجهاز على المدى الطويل في درجات حرارة عالية. لسوء الحظ ، هذه الخاصية أيضا إلى حد كبير (باستثناء ب في أقصى درجات الحرارة) يحول دون استخدام نشر dopant التقليدية ، وهي تقنية مفيدة للغاية على نطاق واسع يعمل في تصنيع الالكترونيات الدقيقة السيليكون ، لتطهير المنشطات من كذا. يتم تنفيذ المنشطات أفقيا من sic من خلال زرع ايون. هذا إلى حد ما يقيد العمق أن معظم dopants يمكن زرعها تقليديا ل \u0026 lt ؛ 1 ميكرون باستخدام dopants التقليدية وزرع الرجعية. بالمقارنة مع عمليات السيليكون ، يتطلب زرع أيون سيك ميزانية حرارية أعلى بكثير لتحقيق التنشيط الكهربائي لزرع منشط مقبول. ملخصات عمليات زرع ايون لمختلف dopants يمكن العثور عليها في. وتستند معظم هذه العمليات على تنفيذ زرع في تتراوح درجات الحرارة من درجة حرارة الغرفة إلى 800 درجة مئوية باستخدام نمط معين (في بعض الأحيان ارتفاع في درجة الحرارة) مواد اخفاء. درجة الحرارة المرتفعة خلال زرع يعزز بعض الشفاء الذاتي للشعيرة أثناء الزرع ، بحيث لا يصبح الضرر والتمييز بين السليكون والكرتون النازحين المفرط ، وخاصة في الجرعات العالية التي تستخدم في كثير من الأحيان لتكوين الاتصال الأومي. شارك في غرس من الكربون مع dopants وقد تم التحقيق كوسيلة لتحسين التوصيلية الكهربائية من أكثر من ذلك غرس بشدة طبقات مزروعة. بعد الزرع ، يتم إزالة قناع الزخرفة ودرجة حرارة أعلى (~ 1200 إلى 1800 درجة مئوية) يتم إجراء التصلب لتحقيق أقصى قدر من التنشيط الكهربائي للأيونات المسخنة. التلدين النهائي الظروف حاسمة للحصول على الخواص الكهربائية المطلوبة من الطبقات المزروعة في الأيونات. في أعلى زرع درجة الحرارة يصلب ، يمكن أن مورفولوجيا سطح sic تتحلل بشكل خطير. لأن التسامي يتم حفر النقش في المقام الأول عن طريق فقدان السليكون من سطح الكريستال ، الصلب في الضغط الزائد للسيليكون يمكن استخدامها للحد من تدهور سطح أثناء annails درجة الحرارة العالية. يمكن لهذا الضغط الزائد يمكن تحقيقه عن طريق مصادر صلبة قريبة من القرب مثل استخدام بوتقة كهربية مغلقة بغطاء هوائي و / أو مسحوق sic بالقرب من الرقاقة ، أو عن طريق التلدين في جو يحتوي على سيلان. وبالمثل ، أودعت قوية وقد أثبتت طبقات التغطية مثل ألن والغرافيت فعاليتها أيضًا في الحفاظ على سطح كشاف أفضل مورفولوجيا خلال زرع ايون عالية الحرارة الصلب. كما يتضح من عدد من الأعمال ، والخصائص الكهربائية وبنية عيب 4h-sic doped من خلال زرع أيون والتلدين تكون أقل شأنا من sic doped في الموقع أثناء الفوق نمو . وبطبيعة الحال ، فإن الأضرار التي تُفرض على الشبكة الشبكية (sic lattice) تتسارع تقريباً مع جرعة الزرع. حتى في على الرغم من أن عمليات التنشيط الكهربائى المعقول قد تم تحقيقها ، عمليات التلدين الحرارية المتقدمة حتى الآن لم يكن قادرا على إصلاح شامل لجميع الأضرار المفروضة على الكريستال شعرية عن طريق زرع أيونات جرعة أعلى (مثل تلك التي تستخدم في كثير من الأحيان لتشكيل طبقات doped بشدة في إعداد تشكيل اتصال أومي ، القسم 5.5.3). نوعية الكريستال المتدهورة عالية وقد لوحظت طبقات sic المزروعة في تدهور الحاملات الحاملة وحياة الأقليات الحاملة ، مما تسبب في تدهور كبير في الأداء الكهربائي لبعض الأجهزة. حتى تم تطوير تحسينات إضافية كبيرة لتعاطي منشطات أيونية من sic ، تصميمات جهاز sic...
جميع الالكترونيات مفيدة أشباه الموصلات تتطلب مسارات إشارة موصل داخل وخارج كل جهاز وكذلك توصيل موصل لنقل إشارات بين الأجهزة على الشريحة نفسها وإلى الدائرة الخارجية العناصر الموجودة خارج رقاقة. بينما sic نفسه قادر نظريا على عملية كهربائية رائعة في ظل الظروف القاسية (القسم 5.3) ، هذه الوظيفة عديمة الفائدة من دون الاتصالات والوصلات التي هي أيضا قادرة على العمل تحت نفس الظروف. المتانة والموثوقية تعتبر الاتصالات المعدنية وأشباه الموصلات والوصلات واحدة من العوامل الرئيسية التي تحد من التشغيل حدود درجة حرارة عالية من الالكترونيات كذا. بالمثل ، الاتصالات عالية الطاقة الجهاز و metallizations سوف يكون على تحمل كل من ارتفاع درجة الحرارة وارتفاع ضغط الكثافة الحالية لم يسبق له مثيل في تجربة الالكترونيات السيليكون الطاقة. يعد موضوع تكوين الاتصال بين المعادن وأشباه الموصلات مجالًا تقنيًا مهمًا جدًا جدًا لمناقشتها بتفصيل كبير هنا. لمناقشات خلفية عامة حول اتصال المعادن وأشباه الموصلات الفيزياء والتشكيل ، ينبغي للقارئ أن يستشير الروايات الواردة في المراجع 15 و 104 المراجع في المقام الأول مناقشة الاتصالات أومية لأشباه الموصلات ذات فجوة ضيقة التقليدية التقليدية مثل السيليكون و gaas. يمكن العثور على نظرات عامة محددة لتكنولوجيا الاتصال بالشبكة المعدنية شبه الموصلة المراجع 105-110. كما نوقش في المراجع من 105 إلى 110 ، هناك أوجه تشابه و بعض الاختلافات بين sic جهات الاتصال وجهات الاتصال لأشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة الضيقة التقليدية (مثل silicon أو gaas). ال نفس الفيزياء الأساسية وآليات النقل الحالية الموجودة في اتصالات ذات فجوة ضيقة ضيقة مثل الحالات السطحية ، تثبيت fermi ، انبعاث thermionic ، و tunneling ، تنطبق أيضا على الاتصالات sic. نتيجة طبيعية لفجوة نطاق أوسع من sic هو ارتفاع ارتفاع حاجز schottky فعالة. مماثلة مع الفيزياء الاتصال أضيق النطاق ذات أضيق الحدود، الدولة الميكروية والكيميائية واجهة sic-metal أمر حاسم في الاتصال بالخواص الكهربائية. لذلك ، premetal-deposition إعداد السطح ، عملية ترسب المعادن ، واختيار المعدن ، ويمكن أن الصلب بعد ترسب كل ذلك يؤثر بشكل كبير على الأداء الناتج عن الاتصالات المعدنية. لأن الطبيعة الكيميائية لل ويعتمد سطح الانطلاق بشكل قوي على القطبية السطحية ، وليس من غير المألوف الحصول عليه نتائج مختلفة بشكل كبير عندما يتم تطبيق نفس عملية الاتصال على سطح وجه السيليكون مقابل سطح وجه الكربون....
معلومات الاتصال
luna@powerwaywafer.compowerwaymaterial@gmail.com 
+86-592-5601 404
