гомоэпитаксиальный рост, при котором политип эпитета sic соответствует политипу sic-субстрата, осуществляется посредством «ступенчатой» эпитаксии. ступенчатая эпитаксия основана на растущих эпилярах на сильной пластине, отполированной под углом (называемом «угол наклона» или «угол вне оси»), как правило, на 3 ° -8 ° от (0 0 0 1) базальной плоскости , что приводит к поверхности с атомными ступенями и относительно длинными плоскими террасами между ступенями. когда условия роста должным образом контролируются и имеется достаточно короткое расстояние между ступенями, si и c адатомы, падающие на поверхность роста, находят свой путь к ступенчатым стоякам, где они связываются и входят в кристалл. таким образом, происходит упорядоченный боковой рост «ступенчатого потока», который позволяет точно отображать политипическую последовательность укладки субстрата в растущем эпиляторе. sic-вафли с нетрадиционными поверхностными ориентациями, такими как ( ) а также ( ) , обеспечивают благоприятную геометрию поверхности для эпиляров для наследования последовательности укладки (то есть, политипа) посредством ступенчатого потока из подложки. когда условия роста не контролируются должным образом, когда шаги слишком далеки друг от друга, как это может происходить с плохо подготовленными поверхностями подложки, которые полируются с точностью до 1 ° (0 0 0 1) базальной плоскости, рост адатомов остров n ucleate и связь в середине террас, а не на ступеньках. неконтролируемое зарождение островков (также называемое зародышем террасы) на sic поверхностях приводит к гетероэпитаксиальному росту некачественного 3c-sic. чтобы помочь предотвратить зарождение ложной террасы 3c-sic во время эпитаксиального роста, большинство коммерческих 4h- и 6h-sic субстратов отполированы до угла наклона 8 ° и 3,5 ° от (0 0 0 1) базальной плоскости, соответственно. на сегодняшний день вся коммерческая электронная электроника полагается на гомоэпитаксиальные слои, которые выращены на этих «внеосевых» подготовленных (0 0 0 1) ситовых пластинах c-оси. надлежащее удаление остаточного поверхностного загрязнения и дефекты, оставшиеся от процесса резания и полировки sic wafer, также жизненно важно для получения высококачественных силикатных эпиляров с минимальными дефектами дислокаций. методы, используемые для лучшей подготовки поверхности поверхности пластины до эпитаксиального диапазона роста от сухого травления до химико-механической полировки (cmp). так как sic-пластина нагревается в ростовой камере при подготовке к инициированию роста эпилятора, обычно проводится высокотемпературное предварительное газовое травление in-situ (обычно с использованием h2 и / или hcl) для дальнейшего устранения поверхностного загрязнения и дефектов. следует отметить, что оптимизированная обработка предварительной обработки обеспечивает ступенчатый рост высококачественных гомоэпиляторов, даже когда угол наклона подложки снижается до 0,1 ° от оси от (0 0 0 1) базальной плоскости. в этом случае необходимы осевые винтовые...
in-situ легирование во время эпитаксиального роста cvd в первую очередь осуществляется за счет введения азота (обычно) для n-типа и алюминия (обычно триметил- или триэтилалюминия) для эпиляров p-типа. некоторые альтернативные примеси, такие как фосфор и бор, также были исследованы для эпиляров n-и p-типа, соответственно. в то время как некоторые вариации легирования эпиляром могут быть выполнены строго за счет изменения потока легирующих газов, методология допинга на основе сайта позволила добиться более широкого диапазона допинга sic. Кроме того, конкуренция на площадке также сделала более надежным и воспроизводимым умеренный эпилятор. методика допант-контроля сайта-конкуренция основана на том факте, что многие примеси sic предпочтительно включают в s-решетчатые сайты или c-узлы решетки. в качестве примера азот предпочтительно включает в узлы решетки, обычно занятые атомами углерода. путем эпитаксиального выращивания в условиях, богатых углеродом, большая часть азота, присутствующего в системе cvd (независимо от того, является ли это остаточным загрязнителем или намеренно введена), может быть исключена из включения в растущий sic-кристалл. наоборот, выращивая в среде с дефицитом углерода, включение азота может быть усилено с образованием очень сильно легированных эпиляров для омических контактов. алюминий, который является противоположным азоту, предпочитает si-сайт sic, а другие легирующие вещества также контролируются путем конкуренции на площадке путем правильного изменения отношения si / c во время роста кристаллов. sic epilayer dopings от 9 × до 1 × являются коммерчески доступными, и исследователи сообщили о получении допинга в 10 раз больше и меньше этого диапазона для доппинга n- и p-типа. поверхностная ориентация пластины также влияет на эффективность легирования в процессе роста эпилятора. на момент написания этой статьи, эпиляры, доступные потребителям для указания и покупки для удовлетворения потребностей их собственных устройств, имеют допуски на толщину и допинг ± 25% и ± 50% соответственно. однако некоторые сильные эпиляторы, используемые для производства больших объемов устройств, гораздо более оптимизированы, и они имеют 5% -ное изменение легирования и толщины....
в таблице 5.2 приведены основные известные дислокационные дефекты, обнаруженные в современных коммерческих 4h- и 6h-sic-пластинах и эпилярах. так как активные области устройств находятся в эпилярах, содержание дефектов в эпиляторе явно имеет первостепенное значение для производительности устройства. однако, как видно из таблицы 5.2, большинство дефектов эпиляров происходит из дислокаций, обнаруженных в подстилающем sic-субстрате до осаждения эпилятора. более подробная информация об электрическом воздействии некоторых из этих дефектов на конкретные устройства обсуждается далее в разделе 5.6. дефект микропипетов считается самым очевидным и повреждающим дефектом «устройства-убийцы» для электронных электронных устройств. Микропипе - это осевая винтовая дислокация с полым сердечником (диаметр порядка микрометра) в сильной пластине и эпиляторе, которая расширяется примерно параллельно кристаллографической оси c, нормальной к полированной поверхности пластины с осью. эти дефекты придают значительную локальную деформацию окружающему sic-кристаллу, который можно наблюдать с помощью рентгеновской топографии или оптических кросс-поляризаторов. в течение десятилетия значительные усилия поставщиков SIC-материалов преуспели в уменьшении плотностей микропланштейных пластинок почти в 100 раз, и были продемонстрированы некоторые синие були, полностью свободные от микропипелей. кроме того, были разработаны технологии эпитаксиального роста для закрытия микропипелей субстрата (эффективно диссоциация осевой дислокации полых сердечников на несколько дислокаций с замкнутой сердцевиной). однако этот подход еще не удовлетворил требовательные требования к электронной надежности для коммерческих силовых устройств, работающих на высоких электрических полях. даже несмотря на то, что дефекты микрочипов «устройство-убийца» были почти устранены, коммерческие 4h- и 6hsic-вафли и эпиляторы все еще содержат очень высокие плотности (\u0026 gt; 10000 , обобщенное в таблице 5.2) других менее вредных дефектов дислокаций. в то время как эти оставшиеся дислокации в настоящее время не указаны в спецификационных листах поставщиков материалов, они, тем не менее, считают ответственными за различные поведения неидеальных устройств, которые препятствуют воспроизводимости и коммерциализации некоторых (особенно высоких электрических полей) электронных электронных устройств. осевые винтовые дислокационные дефекты с закрытым сердечником аналогичны по структуре и деформационным свойствам микропипедам, за исключением того, что их векторы гамбургеров меньше, так что ядро является твердым, а не пустотой. как показано в таблице 5.2, дефекты дислокации базальной плоскости и дефекты дислокаций нарезания резьбы также многочисленны в коммерческих пластинах. как обсуждается далее в разделе 5.6.4.1.2, ухудшение 4h-sic электрических устройств, вызванное расширением дефектов штабелирования, инициированных из дефектов дислокаций базальной плоскости, затрудняет коммерциализацию биполярных силовых устройств. С...
чтобы свести к минимуму затраты на разработку и производство силовой электроники, важно, чтобы технология sic device использовала как можно больше преимуществ существующей инфраструктуры обработки кремния и гаса. как будет обсуждаться в этом разделе, большинство шагов, необходимых для изготовления sic-электроники, начиная с sic-пластин, могут быть выполнены с использованием нескольких модифицированных коммерческих процессов кремниевой электроники и инструментов изготовления.
как обсуждалось в разделе 4, 4h- и 6h-sic являются намного более совершенными формами качества полупроводникового устройства, коммерчески доступными в массовом производстве пластин. поэтому в оставшейся части этого раздела будут подробно рассмотрены только методы обработки 4h- и 6h-sic-устройств. следует отметить, однако, что большинство методов обработки, обсуждаемых в этом разделе, применимы к другим политипам sic, за исключением случая 3c-sic-слоя, который все еще находится на кремниевой подложке, где все температуры обработки должны быть сохранены значительно ниже температуры плавления кремния (~ 1400 ° с). общепринято, что существенная более высокая мобильность 4h-sic и более низкая энергия ионизации легирующей примеси по сравнению с 6h-sic (таблица 5.1) должны сделать ее политипией выбора для большинства электронных электронных устройств, при условии, что все другие операции, производительность и стоимость устройства связанные между собой проблемы, как грубо равные между двумя политипами. кроме того, присущая анизотропия подвижности, которая ухудшает проводимость, параллельную кристаллографической оси c в 6h-sic, особенно благоприятствует 4h-sic для вертикальных конфигураций устройств питания (раздел 5.6.4). потому что энергия ионизации акцепторных примесей р-типа значительно глубже, чем у доноров n-типа, гораздо более высокая проводимость может быть получена для sic-субстратов n-типа, чем для субстратов p-типа.
тот факт, что коэффициенты диффузии большинства сильных примесей пренебрежимо малы (при £ 1800 ° с), отлично поддержание стабильности соединения устройства, поскольку присадки не нежелательно диффундируют по мере использования устройства долгосрочный при высоких температурах. к сожалению, эта характеристика также в значительной степени (за исключением b в экстремальных условиях температуры) исключает использование обычной диффузии легирующих примесей, широко применяемый метод используемых в производстве кремниевой микроэлектроники, для структурированного легирования sic. латерально узорчатое легирование sic осуществляется ионной имплантацией. это несколько ограничивает глубину что большинство легирующих примесей можно условно имплантировать до 1 мкм с использованием обычных легирующих примесей и имплантации оборудование. по сравнению с кремниевыми процессами, ионная имплантация требует гораздо более высокого теплового бюджета для достижения приемлемой электрической активации легирующей примеси. обобщения процессов ионной имплантации для различных примесей можно найти в. большинство из этих процессов основаны на проведении имплантации при температуры от комнатной температуры до 800 ° c с использованием узорчатого (иногда высокотемпературного) маскирующий материал. повышенная температура во время имплантации способствует некоторому самовосстановлению решетки во время имплантат, так что повреждение и сегрегация смещенных атомов кремния и углерода не становятся чрезмерно, особенно в высокодозных имплантатах, часто используемых для формирования омического контакта. совместное внедрение углерода с легирующей примесью исследовали как средство повышения электропроводности более сильно легированные имплантированные слои. после имплантации паттерн-маска снимается и более высокая температура (от 1200 до 1800 ° с) отжиг проводится для достижения максимальной электрической активации ионов легирующей примеси. окончательный отжиг условия имеют решающее значение для получения желаемых электрических свойств из ионно-имплантированных слоев. при более высоких температура отжига имплантата, морфология sic поверхности может серьезно ухудшиться. потому что сублимация травление обусловлено прежде всего потерей кремния от поверхности кристалла, отжигом в избыточных давлениях кремния может использоваться для уменьшения деградации поверхности во время высокотемпературных отжигов. такое избыточное давление может достигаются с помощью близких твердых источников, таких как использование закрытого силикатного тигля с крышкой sic и / или sic порошок вблизи пластины, или путем отжига в силансодержащей атмосфере. аналогичным образом, надежные депонированные укупоривающие слои, такие как aln и графит, также оказались эффективными при лучшей сохранности sic-поверхности морфологии при высокотемпературном ионном имплантационном отжиге. о чем свидетельствует ряд работ, электрические свойства и дефектная структура 4h-sic-допированных ионной имплантацией и отжигом, как правило, уступаю...
вся полезная полупроводниковая электроника требует проводящих сигнальных трактов в каждом устройстве и из него, а также проводящие межсоединения для передачи сигналов между устройствами на одном чипе и внешней цепи элементы, которые находятся вне чипа. в то время как sic теоретически способен к фантастической электрической работе в экстремальных условиях (раздел 5.3) такая функциональность бесполезна без контактов и межсоединений которые также могут работать при тех же условиях. долговечность и надежность металл-полупроводниковые контакты и межсоединения являются одним из основных факторов, ограничивающих высокотемпературные пределы электронной электроники. аналогично, сильные контакты устройства и металлизация должны выдерживать как высокое, так и высокое напряжение плотности тока, никогда ранее не возникало в силиконовой электронике. тема формирования контакта металл-полупроводник является очень важной технической областью слишком широкой подробно обсуждаться здесь. для общих фоновых дискуссий о контакте металл-полупроводник физики и образования, читатель должен проконсультироваться с рассказами, представленными в ссылках 15 и 104. Эти в основном речь идет о омических контактах с обычными узкополосными полупроводниками, такими как кремний и газы. конкретные обзоры контактной технологии sic metal-полупроводника можно найти в ссылки 105-110. как обсуждается в ссылках 105-110, существуют как сходства, так и несколько различий между sic контактов и контактов с обычными узкополосными полупроводниками (например, кремний, гааз). те же основные физические и текущие транспортные механизмы, которые присутствуют в узкополосных контактах такие как поверхностные состояния, ферми-пиннинг, термоэлектронная эмиссия и туннелирование, также применимы к sic-контактам. естественным следствием более широкой запрещенной зоны sic является более высокая эффективная высота шоттки-барьера. аналогично физике с узкополосным омическим контактом, микроструктурное и химическое состояние интерфейс sic-metal имеет решающее значение для контакта с электрическими свойствами. поэтому предварительное осаждение подготовка поверхности, процесс осаждения металла, выбор металла и отжиг после осаждения все это сильно влияет на результаты работы металлических контактов. поскольку химический характер начальная sic-поверхность сильно зависит от полярности поверхности, нередко получается существенно отличающиеся результаты, когда один и тот же контактный процесс применяется к поверхности кремния по сравнению с поверхностью поверхности углерода....
при комнатной температуре отсутствуют известные обычные мокрые химикаты, которые травят монокристалл sic. большинство образное травление sic для электронных устройств и схем выполняется с использованием методов сухого травления. читатель должен ознакомиться с рекомендациями 122-124, которые содержат резюме результатов сухого силикатного травления полученных на сегодняшний день. наиболее часто используемый процесс включает реактивное ионное травление (rie) sic в фторированной плазмы. жертвенные травы травления (такие как алюминиевый металл) осаждаются и фотолитографически с рисунком для защиты желаемых областей от травления. процесс sic rie может быть реализован используя стандартную аппаратуру кремния и типичные 4h- и 6h-sic rie etch скорости порядка сотен ангстрем в минуту. хорошо оптимизированные процессы, как правило, очень анизотропны с небольшими подрезать маску травления, оставляя гладкие поверхности. один из ключей к достижению гладких поверхностей предотвращает «микромаскирование», при этом маскирующий материал слегка вытравлен и случайным образом переотложен на образец, эффективно маскирующий очень маленькие области на образце, которые были предназначены для равномерного травления. это может привести к тому, что в незамасленных областях будут образовываться «травяные» свойства травильных остатков, которые в большинстве случаев является нежелательным. в то время как скорости rie etch достаточны для многих электронных приложений, гораздо более высокие показатели etch etch необходимо вырезать черты порядка десятков и сотен микрометров глубины, которые необходимы для реализации усовершенствованные датчики, мембраны и сквозные отверстия, полезные для высокочастотных устройств. плазменная сушка с высокой плотностью такие методы, как электронный циклотронный резонанс и индуктивно связанная плазма, были разработанный для удовлетворения потребности в глубоком травлении sic. не подвергнутые риску травления, превышающие тысячи ангстрем в минуту были продемонстрированы. образное травление sic при очень высоких скоростях травления также было продемонстрировано с использованием фотоуправляемых и темное электрохимическое влажное травление. выбирая правильные условия травления, этот метод продемонстрировал очень полезная дозаторная селективная возможность травления. однако существуют серьезные несовместимости электрохимический процесс, который делает его нежелательным для массового производства влси, включая обширные предварительная подготовка и предварительная подготовка проб, изотропия травления и подрезка маски и несколько неравномерное травление по образцу. методы лазерного травления способны травить большие объекты, таких как сквозные отверстия, полезные для чипов RF....
Контактная информация
luna@powerwaywafer.compowerwaymaterial@gmail.com 
+86-592-5601 404
