SiC எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி செயல்முறையின் அடிப்படை அறிமுகம்

எபிடாக்சியல் லேயர் என்பது எபிடாக்சியல் செயல்முறையின் மூலம் செதில் மீது வளர்க்கப்படும் ஒரு குறிப்பிட்ட ஒற்றை படிகப் படமாகும், மேலும் அடி மூலக்கூறு செதில் மற்றும் எபிடாக்சியல் படம் எபிடாக்சியல் வேஃபர் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. கடத்தும் சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறில் சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் அடுக்கை வளர்ப்பதன் மூலம், சிலிக்கான் கார்பைடு ஒரே மாதிரியான எபிடாக்சியல் வேஃபர் மேலும் ஷாட்கி டையோட்கள், MOSFETகள், IGBTகள் மற்றும் பிற சக்தி சாதனங்களில் தயாரிக்கப்படலாம், அவற்றில் 4H-SiC அடி மூலக்கூறு பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

சிலிக்கான் கார்பைடு சக்தி சாதனம் மற்றும் பாரம்பரிய சிலிக்கான் சக்தி சாதனத்தின் வெவ்வேறு உற்பத்தி செயல்முறை காரணமாக, சிலிக்கான் கார்பைடு ஒற்றை படிகப் பொருளில் நேரடியாகப் புனையப்பட முடியாது. கூடுதல் உயர்தர எபிடாக்சியல் பொருட்கள் கடத்தும் ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறில் வளர்க்கப்பட வேண்டும், மேலும் பல்வேறு சாதனங்கள் எபிடாக்சியல் லேயரில் தயாரிக்கப்பட வேண்டும். எனவே, எபிடாக்சியல் லேயரின் தரம் சாதனத்தின் செயல்திறனில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. வெவ்வேறு சக்தி சாதனங்களின் செயல்திறனின் முன்னேற்றம், எபிடாக்சியல் லேயரின் தடிமன், ஊக்கமருந்து செறிவு மற்றும் குறைபாடுகளுக்கு அதிக தேவைகளை முன்வைக்கிறது.

படம் 1. ஊக்கமருந்து செறிவு மற்றும் யூனிபோலார் சாதனத்தின் எபிடாக்சியல் லேயரின் தடிமன் மற்றும் தடுப்பு மின்னழுத்தம் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவு

SIC எபிடாக்சியல் லேயரின் தயாரிப்பு முறைகளில் முக்கியமாக ஆவியாதல் வளர்ச்சி முறை, திரவ நிலை எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி (LPE), மூலக்கூறு கற்றை எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி (MBE) மற்றும் இரசாயன நீராவி படிவு (CVD) ஆகியவை அடங்கும். தற்போது, ​​தொழிற்சாலைகளில் பெரிய அளவிலான உற்பத்திக்கு இரசாயன நீராவி படிவு (CVD) முக்கிய முறையாகும்.

படம் 2. எபிடாக்சியல் லேயரின் முக்கிய தயாரிப்பு முறைகளின் ஒப்பீடு

படம் 2(b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு குறிப்பிட்ட சாய்வு கோணத்துடன் கூடிய ஆஃப்-அச்சு {0001} அடி மூலக்கூறில், படி மேற்பரப்பின் அடர்த்தி பெரியது மற்றும் படி மேற்பரப்பின் அளவு சிறியது மற்றும் படிக அணுக்கருவை உருவாக்குவது எளிதானது அல்ல படி மேற்பரப்பில் நிகழ்கிறது, ஆனால் பெரும்பாலும் படியின் இணைப்பு புள்ளியில் நிகழ்கிறது. இந்த வழக்கில், ஒரே ஒரு அணுக்கரு விசை மட்டுமே உள்ளது. எனவே, எபிடாக்சியல் லேயர் அடி மூலக்கூறின் ஸ்டாக்கிங் வரிசையை முழுமையாகப் பிரதிபலிக்கும், இதனால் பல வகை சகவாழ்வின் சிக்கலை நீக்குகிறது.

படம் 3. 4H-SiC படி கட்டுப்பாடு எபிடாக்ஸி முறையின் இயற்பியல் செயல்முறை வரைபடம்

படம் 4. 4H-SiC படி-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எபிடாக்ஸி முறை மூலம் CVD வளர்ச்சிக்கான முக்கியமான நிலைமைகள்

படம் 5. 4H-SiC எபிடாக்ஸியில் வெவ்வேறு சிலிக்கான் மூலங்களின் கீழ் வளர்ச்சி விகிதங்களின் ஒப்பீடு

தற்போது, ​​சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்ஸி தொழில்நுட்பம் குறைந்த மற்றும் நடுத்தர மின்னழுத்த பயன்பாடுகளில் (1200 வோல்ட் சாதனங்கள் போன்றவை) ஒப்பீட்டளவில் முதிர்ச்சியடைந்துள்ளது. எபிடாக்சியல் அடுக்கின் தடிமன் சீரான தன்மை, ஊக்கமருந்து செறிவு சீரான தன்மை மற்றும் குறைபாடு விநியோகம் ஆகியவை ஒப்பீட்டளவில் நல்ல நிலையை அடையலாம், இது அடிப்படையில் நடுத்தர மற்றும் குறைந்த மின்னழுத்த SBD (Schottky diode), MOS (உலோக ஆக்சைடு குறைக்கடத்தி புல விளைவு டிரான்சிஸ்டர்), JBS ( சந்திப்பு டையோடு) மற்றும் பிற சாதனங்கள்.

இருப்பினும், உயர் அழுத்தத் துறையில், எபிடாக்சியல் செதில்கள் இன்னும் பல சவால்களை கடக்க வேண்டும். எடுத்துக்காட்டாக, 10,000 வோல்ட்களைத் தாங்க வேண்டிய சாதனங்களுக்கு, எபிடாக்சியல் லேயரின் தடிமன் சுமார் 100μm ஆக இருக்க வேண்டும். குறைந்த மின்னழுத்த சாதனங்களுடன் ஒப்பிடுகையில், எபிடாக்சியல் லேயரின் தடிமன் மற்றும் ஊக்கமருந்து செறிவின் சீரான தன்மை ஆகியவை மிகவும் வேறுபட்டவை, குறிப்பாக ஊக்கமருந்து செறிவின் சீரான தன்மை. அதே நேரத்தில், எபிடாக்சியல் லேயரில் உள்ள முக்கோணக் குறைபாடு சாதனத்தின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனையும் அழித்துவிடும். உயர் மின்னழுத்த பயன்பாடுகளில், சாதன வகைகள் இருமுனை சாதனங்களைப் பயன்படுத்த முனைகின்றன, இதற்கு எபிடாக்சியல் அடுக்கில் அதிக சிறுபான்மை வாழ்நாள் தேவைப்படுகிறது, எனவே சிறுபான்மையினரின் வாழ்நாளை மேம்படுத்த செயல்முறை மேம்படுத்தப்பட வேண்டும்.

தற்போது, ​​உள்நாட்டு எபிடாக்ஸி முக்கியமாக 4 அங்குலங்கள் மற்றும் 6 அங்குலங்கள் மற்றும் பெரிய அளவிலான சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்ஸியின் விகிதம் ஆண்டுதோறும் அதிகரித்து வருகிறது. சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் தாளின் அளவு முக்கியமாக சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறின் அளவால் வரையறுக்கப்படுகிறது. தற்போது, ​​6 அங்குல சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறு வணிகமயமாக்கப்பட்டுள்ளது, எனவே சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் படிப்படியாக 4 அங்குலத்திலிருந்து 6 அங்குலமாக மாறுகிறது. சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறு தயாரிப்பு தொழில்நுட்பம் மற்றும் திறன் விரிவாக்கம் ஆகியவற்றின் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றத்துடன், சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறின் விலை படிப்படியாகக் குறைந்து வருகிறது. எபிடாக்சியல் தாள் விலையின் கலவையில், அடி மூலக்கூறு செலவில் 50% க்கும் அதிகமாக உள்ளது, எனவே அடி மூலக்கூறு விலை குறைவதால், சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் தாளின் விலையும் குறையும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.