Kupując Apłytka z węglika krzemu w przypadku wzrostu epitaksjalnego określenie jedynie średnicy płytki, politypu i rodzaju domieszkowania nie jest wystarczające. Kąt odchylenia od osi płytki, znany również jako kąt nieprawidłowego cięcia, może znacząco wpływać na wzrost przepływu krokowego, stabilność politypu, morfologię powierzchni, propagację defektów i ostateczną wydajność urządzenia.
W przypadku płytek 4H-SiC trzy powszechnie omawiane orientacje to:
Kąty te nie są zamienne. Płytka 0° nie jest automatycznie dokładniejsza, natomiast płytka 8° nie jest automatycznie lepsza w przypadku epitaksji. Każdy kąt tworzy inną strukturę stopni powierzchniowych i musi być dopasowany do procesu epitaksjalnego i zastosowania urządzenia.
W tym przewodniku wyjaśniono, w jaki sposób kąty nieprawidłowego cięcia płytek SiC wynoszące 0°, 4° i 8° wpływają na epitaksję, a także przedstawiono listę kontrolną zapytania ofertowego umożliwiającą wybór odpowiedniego podłoża.
Kryształ SiC ma określone płaszczyzny i kierunki krystalograficzne. W przypadku standardowej płytki 4H-SiC w płaszczyźnie C powierzchnia nominalna jest prostopadła do osi c kryształu, reprezentowanej przez płaszczyznę (0001).
Płytka osiowa jest cięta w przybliżeniu równolegle do tej płaszczyzny podstawowej.
Płytka poza osią jest celowo cięta pod niewielkim kątem od dokładnej płaszczyzny podstawowej, zwykle w kierunku określonego kierunku krystalograficznego, takiego jak:
4° w kierunku ⟨11-20⟩
Zamierzone nachylenie tworzy powierzchnię zawierającą tarasy atomowe oddzielone schodami. Etapy te zapewniają preferowane miejsca dla atomów przybywających podczas wzrostu epitaksjalnego.
Dlatego specyfikacja pozaosiowa obejmuje dwa oddzielne elementy:
Specyfikacja stwierdzająca jedynie „4° odchylenia od osi” jest niekompletna, jeśli nie uwzględniono kierunku krystalograficznego i tolerancji kątowej.
Węglik krzemu występuje w wielu strukturach krystalicznych zwanych politypami. Typowe przykłady obejmują 3C-SiC, 4H-SiC i 6H-SiC.
Podczas wzrostu homoepitaksjalnego celem jest zwykle odtworzenie politypu podłoża. Na przykład podłoże 4H-SiC powinno wytwarzać warstwę epitaksjalną 4H-SiC.
Stopnie atomowe na powierzchni poza osią pomagają przybywającym formom krzemu i węgla podążać za sekwencją układania leżącego pod spodem kryształu. Mechanizm ten nazywa sięepitaksja kontrolowana krokowoLubwzrost krokowy.
Opublikowane badania potwierdzają, że epitaksja 4H-SiC powszechnie wykorzystuje podłoża odchylone pod kątem 4°, aby poprawić wzrost stopniowy i utrzymać stabilność politypu.Badania materiałowe dotyczące powstawania inkluzji 3C
Ogólna zależność jest następująca:
Jednakże zwiększenie gęstości stopni zmienia również skupienie stopni, chropowatość powierzchni, zachowanie defektów i wykorzystanie materiału.
Nominalnie osiowa płytka SiC ma powierzchnię bliską dokładnej (0001) płaszczyzny podstawowej. Jej tarasy są szersze, a naturalna gęstość stopni jest mniejsza niż w przypadku płytek o kącie 4° czy 8°.
„W osi” nie zawsze oznacza dokładnie 0,000°. Prawdziwe wafle mogą nadal zawierać niewielką resztkową dezorientację spowodowaną krzywizną kryształu, dokładnością krojenia, wygięciem wafla i polerowaniem.
Dlatego też zapytanie ofertowe powinno określać tolerancję kątową, taką jak:
Na osi (0001) ±0,5°
W przypadku wymagających badań może być konieczna węższa tolerancja lub mapa orientacji pełnych płytek.
Potencjalne zalety obejmują:
Przy mniejszej liczbie stopni powierzchniowych atomy mają mniej preferowanych miejsc inkorporacji na krawędzi schodkowej. Dwuwymiarowe zarodkowanie może stać się bardziej prawdopodobne, jeśli proces nie jest dokładnie kontrolowany.
W przypadku homoepitaksji 4H-SiC może to prowadzić do:
Badania nad nominalnie osiowym Si-face 4H-SiC wykazały, że możliwa jest wysokiej jakości homoepitaksja, ale kontrolowanie wtrąceń 3C-SiC pozostaje ważnym wyzwaniem technologicznym.Badanie epitaksji 4H-SiC na osi
Nowoczesna konstrukcja reaktora, trawienie in-situ, kontrola temperatury, rampowanie prekursora i optymalizacja stosunku C/Si mogą poprawić wzrost wzdłuż osi. Niemniej jednak receptury epitaksjalnej opracowanej dla płytek 4° nie można po prostu przenieść na płytki 0° bez opracowania procesu.
Osiowe płytki 4H-SiC można wybierać do:
Prawidłowy kąt dla GaN na SiC należy potwierdzić u dostawcy epitaksji GaN, ponieważ zarodkowanie AlN, polarność i warunki reaktora mogą zmienić preferowane nieprawidłowe cięcie.
Płytka 4H-SiC odchylona od osi o 4° zapewnia praktyczną równowagę pomiędzy gęstością skokową, stabilnością procesu epitaksjalnego i kosztem produkcji podłoża.
Powierzchnia zawiera wystarczającą liczbę stopni, aby wspierać stopniowy wzrost przepływu, unikając jednocześnie pewnych wad związanych z wykorzystaniem materiału, związanych z większym nacięciem 8°.
Powszechna specyfikacja przewodzących podłoży urządzeń zasilających 4H-SiC to:
4° w kierunku ⟨11-20⟩ ±0,5°
Dokładny kierunek i tolerancję należy jeszcze potwierdzić dla każdego procesu.
Odpowiednio przygotowane podłoże o nachyleniu 4° może zapewnić:
Badania wykazały szybkie tempo wzrostu, grube warstwy epitaksjalne 4H-SiC o kontrolowanej morfologii na podłożach odchylonych od osi o 4°, gdy zoptymalizowano temperaturę, skład chemiczny powierzchni, stosunek C/Si i trawienie przed wzrostem.
Kąt odchylenia od osi wynoszący 4° nie eliminuje defektów epitaksjalnych. Możliwe problemy obejmują:
Ostateczna gęstość defektów zależy zarówno od podłoża, jak i procesu wzrostu. Przygotowanie powierzchni, trawienie wodorowe, szybkość wzrostu, ciśnienie, temperatura i stosunek prekursorów mają wpływ na wynik.
Płytka 4H-N SiC odchylona od osi o 4° jest powszechnie rozważana w przypadku:
W przypadku większości standardowych projektów urządzeń zasilających przewodzących 4H-SiC, 4° to pierwsza orientacja, którą kupujący powinni ocenić.
Płytka odchylona od osi o 8° ma w przybliżeniu dwukrotnie większe nachylenie niż płytka o nachyleniu 4°. Charakteryzuje się zatem większą gęstością stopni powierzchniowych i węższymi tarasami.
Historycznie rzecz biorąc, podłoża odchylone od osi o 8° były szeroko stosowane w celu zapewnienia silnych warunków przepływu schodkowego i niezawodnej replikacji politypów.
Potencjalne zalety obejmują:
Większy kąt poza osią może powodować wady handlowe i produkcyjne:
Większy kąt nacięcia oznacza, że z danej kryształowej kulki można uzyskać mniej wafli. Wada ta staje się coraz bardziej istotna w miarę zwiększania się średnicy płytki.
Badania porównujące podejścia pozaosiowe wykazały, że podłoża 4° stanowią oszczędną alternatywę dla podłoży 8°, przy jednoczesnym zachowaniu efektywnego wzrostu przepływu stopniowego.
Płytka SiC odchylona od osi o 8° może być odpowiednia do:
Kupujący nie powinien zmieniać kąta z 8° na 4° wyłącznie w celu obniżenia kosztów podłoża bez uprzedniej kwalifikacji procesu epitaksjalnego.
| Przedmiot | 0° na osi | 4° poza osią | 8° poza osią |
|---|---|---|---|
| Gęstość schodkowa powierzchni | Niski | Średni | Wysoki |
| Szerokość tarasu | Szeroki | Średni | Wąski |
| Stabilność przepływu krokowego | Zależne od procesu | Silny w standardowych procesach | Bardzo mocny w kompatybilnych procesach |
| Kontrola politypu 4H | Bardziej wymagające | Ogólnie stabilnie | Ogólnie stabilnie |
| Ryzyko włączenia 3C | Wyższa bez optymalizacji procesów | Niżej | Niżej |
| Czułość grupowania krokowego | Zależne od procesu | Umiarkowany | Potencjalnie wyższy |
| Wykorzystanie materiału Boule | Najwyższy | Dobry | Niżej |
| Względny koszt podłoża | Zwykle korzystne | Zrównoważony | Potencjalnie wyższy |
| Standardowe użycie urządzenia zasilającego | Ograniczone lub wyspecjalizowane | Wspólny | Starsze lub wyspecjalizowane |
| Półizolacyjne zastosowanie RF | Wspólna opcja | Dostępne dla wybranych procesów | Zwyczaj |
| Przenośność procesu | Wymaga dedykowanej receptury | Szeroka kompatybilność | Wymaga kompatybilnej receptury 8° |
Tabela zawiera ogólne wskazówki dotyczące wyboru. Rzeczywista wydajność zależy od politypu, polaryzacji powierzchni, metody wzrostu, rozmiaru płytki i receptury epitaksjalnej.
Niepożądane wtrącenia 3C-SiC mogą tworzyć obszary wadliwe elektrycznie i zmniejszać powierzchnię użytkową matrycy.
Wzrost na osi jest szczególnie wrażliwy na zarodkowanie politypów, podczas gdy powierzchnie 4° i 8° zapewniają więcej etapów utrzymywania sekwencji układania 4H.
Gładka powierzchnia epitaksjalna jest niezbędna do fotolitografii, tworzenia tlenku bramki i jednorodności urządzenia.
Nieprawidłowo dobrane warunki koszenia i wzrostu mogą powodować:
Dyslokacje w płaszczyźnie podstawowej są ważne w przypadku bipolarnych urządzeń SiC, ponieważ mogą przyczyniać się do rozszerzania się z powodu błędów układania i degradacji napięcia przewodzenia.
Wzrost pozaosiowy może replikować BPD z podłoża do warstwy epitaksjalnej. Nowoczesne procesy mają na celu przekształcenie BPD w mniej szkodliwe przemieszczenia krawędzi gwintu lub zapobieganie ich rozprzestrzenianiu się.
Gęstość stopniowa wpływa na sposób włączania azotu i innych domieszek podczas wzrostu. Zmiana kąta poza osią może zatem wymagać dostosowania przepływu gazu, temperatury i stosunku C/Si w celu utrzymania docelowego domieszkowania.
Rzeczywisty kąt odchylenia może różnić się od środka do krawędzi ze względu na krzywiznę płaszczyzny kryształu i geometrię płytki. Może to powodować lokalne zmiany w strukturze stopni w całej płytce.
W przypadku większych płytek lub wymagającej produkcji kupujący mogą zażądać:
Większy kąt poza osią może poprawić pewne warunki epitaksjalne, ale zmniejszyć liczbę substratów, które można wyciąć z kuli.
Wynik epitaksjalny z najniższymi defektami niekoniecznie oznacza najniższy całkowity koszt urządzenia. Kupujący muszą wziąć pod uwagę:
Kąta odchylenia od osi nie można oceniać w oderwaniu od polaryzacji płytki.
Płytka SiC może być przetwarzana na:
Większość komercyjnych epitaksji urządzeń zasilających 4H-SiC wykorzystuje powierzchnię Si. Materiał typu C-face może być stosowany do specjalistycznej epitaksji, badań, tworzenia grafenu lub procesów wymagających innej chemii powierzchni.
Powierzchnie Si-face i C-face mogą zachowywać się inaczej podczas:
Dlatego też zapytanie ofertowe powinno określać zarówno specyfikację czołową, jak i pozaosiową.
Zalecany punkt wyjścia:
Zalecany punkt wyjścia:
Zalecany punkt wyjścia:
Zalecany punkt wyjścia:
| Parametr | Informacje do przekazania |
| Aplikacja | MOSFET mocy, SBD, GaN RF, badawczy lub optyczny |
| Produkt | Gołe podłoże lub płytka epitaksjalna |
| Polityp | 4H-SiC, 6H-SiC lub inny |
| Przewodność | Typ N, typ P lub półizolacyjny |
| Średnica | 2, 3, 4, 6, 8 cali lub niestandardowe |
| Kryształowa płaszczyzna | Płaszczyzna C, płaszczyzna A lub inna |
| Twarz waflowa | Si-face lub C-face |
| Kąt poza osią | 0°, 4°, 8° lub niestandardowe |
| Kierunek pozaosiowy | Na przykład w kierunku ⟨11-20⟩ |
| Tolerancja kąta | Na przykład ±0,5° |
| Grubość | Grubość nominalna i tolerancja |
| Oporność | Zakres lub wartość minimalna |
| Powierzchnia | SSP, DSP, CMP lub epi-ready |
| Chropowatość powierzchni | Maksymalna Ra |
| TTV | Maksymalna wartość |
| Łuk i osnowa | Maksymalne dozwolone wartości |
| Granice defektów | MPD, TSD, TED i BPD |
| Wady powierzchni | Zadrapania, wgłębienia, cząstki i odpryski na krawędziach |
| Wykluczenie krawędzi | Sprawdzona powierzchnia użytkowa |
| Raport orientacyjny | Pomiar środkowy lub mapa pełnopłatkowa |
| Ilość | Próbka, kwalifikacja lub wielkość produkcji |
Aplikacja:Wzrost epitaksjalny SiC MOSFET
Tworzywo:4H-SiC
Przewodność:Typ N
Średnica:150 mm
Orientacja:4° poza osią w kierunku ⟨11-20⟩
Tolerancja kąta:±0,5°
Powierzchnia:Si-face CMP, gotowy na epi
Tyłek:Poler optyczny typu C-face
Grubość:Zgodnie z wymaganiami dotyczącymi obsługi urządzenia
Oporność:Zdefiniowany zakres produkcyjny
TTV:Maksymalna zdefiniowana przez kupującego
Łuk/osnowa:Maksymalna zdefiniowana przez kupującego
Chropowatość powierzchni:Ra poniżej uzgodnionego limitu CMP
Wady:Wymagane limity MPD, BPD, TSD i defektów krawędziowych
Kontrola:Orientacja rentgenowska, skan powierzchni i raport dotyczący geometrii
Ilość:5 płytek do kwalifikacji, po czym następuje zlecenie produkcyjne
Nie. Kąt odchylenia od osi 4° jest szeroko stosowany w przypadku epitaksji przewodzącej urządzeń zasilających 4H-SiC, ale półizolacyjne podłoża RF, starsze procesy i specjalistyczne badania mogą wymagać kąta 0°, 8° lub innego.
Tak, ale homoepitaksja na osi zazwyczaj wymaga dedykowanego procesu wzrostu w celu kontrolowania zarodkowania politypów, wtrąceń 3C-SiC i morfologii powierzchni.
Odcięcie pod kątem 4° zapewnia wystarczającą gęstość stopnia dla stabilnej epitaksji, poprawiając jednocześnie wykorzystanie kuli i zmniejszając koszty materiału w porównaniu z większym cięciem pod kątem 8°.
Tak. Dwie płytki o tym samym kącie 4°, ale różnych kierunkach odcięcia, mogą wykazywać różne struktury schodkowe i zachowanie epitaksjalne. Zawsze określaj zarówno kąt, jak i kierunek.
Półizolujący 4H-SiC jest często dostarczany na osi do zastosowań RF i GaN-na-SiC. Jednakże dla niestandardowych procesów epitaksjalnych mogą być dostępne opcje 4° i 8°.
Nie bez kwalifikacji. Receptura epitaksjalna może wymagać zmian temperatury, szybkości wzrostu, ciśnienia, wstępnego trawienia i proporcji prekursorów.
Kąt odchylenia płytki SiC od osi jest funkcjonalnym parametrem epitaksjalnym, a nie prostą tolerancją wymiarową.
Płytka 0° zapewnia wysokie wykorzystanie materiału i może być odpowiednia do półizolacyjnych podłoży RF lub specjalistycznej homoepitaksji, ale wymaga starannej kontroli zarodkowania politypu.
Płytka odchylona o 4° od osi zapewnia silną równowagę pomiędzy stabilnością przepływu krokowego, kosztem i zgodnością produkcyjną, co czyni ją częstym wyborem w przypadku przewodzących urządzeń zasilających 4H-SiC.
Płytka odchylona od osi o 8° zapewnia wysoką gęstość stopni i pozostaje cenna dla kwalifikowanych starszych procesów i specjalistycznego wzrostu epitaksjalnego, chociaż może zwiększać koszty materiałów i czułość grupowania schodkowego.
Przed złożeniem zapytania o ofertę kupujący powinien potwierdzić:
Najlepsza płytka SiC to nie ta, która ma największy lub najmniejszy kąt nieprawidłowego cięcia. Jest to płytka, której orientacja, powierzchnia i specyfikacje defektów odpowiadają zamierzonemu procesowi epitaksjalnemu.
TAGI:Kąt odchylenia płytki SiC od osi, płytka SiC 4 stopnie, podłoże SiC 8 stopni, płytka SiC na osi, nieprawidłowe cięcie płytki SiC, epitaksja 4H-SiC, orientacja podłoża SiC, dostawa płytek SiC
Kupując Apłytka z węglika krzemu w przypadku wzrostu epitaksjalnego określenie jedynie średnicy płytki, politypu i rodzaju domieszkowania nie jest wystarczające. Kąt odchylenia od osi płytki, znany również jako kąt nieprawidłowego cięcia, może znacząco wpływać na wzrost przepływu krokowego, stabilność politypu, morfologię powierzchni, propagację defektów i ostateczną wydajność urządzenia.
W przypadku płytek 4H-SiC trzy powszechnie omawiane orientacje to:
Kąty te nie są zamienne. Płytka 0° nie jest automatycznie dokładniejsza, natomiast płytka 8° nie jest automatycznie lepsza w przypadku epitaksji. Każdy kąt tworzy inną strukturę stopni powierzchniowych i musi być dopasowany do procesu epitaksjalnego i zastosowania urządzenia.
W tym przewodniku wyjaśniono, w jaki sposób kąty nieprawidłowego cięcia płytek SiC wynoszące 0°, 4° i 8° wpływają na epitaksję, a także przedstawiono listę kontrolną zapytania ofertowego umożliwiającą wybór odpowiedniego podłoża.
Kryształ SiC ma określone płaszczyzny i kierunki krystalograficzne. W przypadku standardowej płytki 4H-SiC w płaszczyźnie C powierzchnia nominalna jest prostopadła do osi c kryształu, reprezentowanej przez płaszczyznę (0001).
Płytka osiowa jest cięta w przybliżeniu równolegle do tej płaszczyzny podstawowej.
Płytka poza osią jest celowo cięta pod niewielkim kątem od dokładnej płaszczyzny podstawowej, zwykle w kierunku określonego kierunku krystalograficznego, takiego jak:
4° w kierunku ⟨11-20⟩
Zamierzone nachylenie tworzy powierzchnię zawierającą tarasy atomowe oddzielone schodami. Etapy te zapewniają preferowane miejsca dla atomów przybywających podczas wzrostu epitaksjalnego.
Dlatego specyfikacja pozaosiowa obejmuje dwa oddzielne elementy:
Specyfikacja stwierdzająca jedynie „4° odchylenia od osi” jest niekompletna, jeśli nie uwzględniono kierunku krystalograficznego i tolerancji kątowej.
Węglik krzemu występuje w wielu strukturach krystalicznych zwanych politypami. Typowe przykłady obejmują 3C-SiC, 4H-SiC i 6H-SiC.
Podczas wzrostu homoepitaksjalnego celem jest zwykle odtworzenie politypu podłoża. Na przykład podłoże 4H-SiC powinno wytwarzać warstwę epitaksjalną 4H-SiC.
Stopnie atomowe na powierzchni poza osią pomagają przybywającym formom krzemu i węgla podążać za sekwencją układania leżącego pod spodem kryształu. Mechanizm ten nazywa sięepitaksja kontrolowana krokowoLubwzrost krokowy.
Opublikowane badania potwierdzają, że epitaksja 4H-SiC powszechnie wykorzystuje podłoża odchylone pod kątem 4°, aby poprawić wzrost stopniowy i utrzymać stabilność politypu.Badania materiałowe dotyczące powstawania inkluzji 3C
Ogólna zależność jest następująca:
Jednakże zwiększenie gęstości stopni zmienia również skupienie stopni, chropowatość powierzchni, zachowanie defektów i wykorzystanie materiału.
Nominalnie osiowa płytka SiC ma powierzchnię bliską dokładnej (0001) płaszczyzny podstawowej. Jej tarasy są szersze, a naturalna gęstość stopni jest mniejsza niż w przypadku płytek o kącie 4° czy 8°.
„W osi” nie zawsze oznacza dokładnie 0,000°. Prawdziwe wafle mogą nadal zawierać niewielką resztkową dezorientację spowodowaną krzywizną kryształu, dokładnością krojenia, wygięciem wafla i polerowaniem.
Dlatego też zapytanie ofertowe powinno określać tolerancję kątową, taką jak:
Na osi (0001) ±0,5°
W przypadku wymagających badań może być konieczna węższa tolerancja lub mapa orientacji pełnych płytek.
Potencjalne zalety obejmują:
Przy mniejszej liczbie stopni powierzchniowych atomy mają mniej preferowanych miejsc inkorporacji na krawędzi schodkowej. Dwuwymiarowe zarodkowanie może stać się bardziej prawdopodobne, jeśli proces nie jest dokładnie kontrolowany.
W przypadku homoepitaksji 4H-SiC może to prowadzić do:
Badania nad nominalnie osiowym Si-face 4H-SiC wykazały, że możliwa jest wysokiej jakości homoepitaksja, ale kontrolowanie wtrąceń 3C-SiC pozostaje ważnym wyzwaniem technologicznym.Badanie epitaksji 4H-SiC na osi
Nowoczesna konstrukcja reaktora, trawienie in-situ, kontrola temperatury, rampowanie prekursora i optymalizacja stosunku C/Si mogą poprawić wzrost wzdłuż osi. Niemniej jednak receptury epitaksjalnej opracowanej dla płytek 4° nie można po prostu przenieść na płytki 0° bez opracowania procesu.
Osiowe płytki 4H-SiC można wybierać do:
Prawidłowy kąt dla GaN na SiC należy potwierdzić u dostawcy epitaksji GaN, ponieważ zarodkowanie AlN, polarność i warunki reaktora mogą zmienić preferowane nieprawidłowe cięcie.
Płytka 4H-SiC odchylona od osi o 4° zapewnia praktyczną równowagę pomiędzy gęstością skokową, stabilnością procesu epitaksjalnego i kosztem produkcji podłoża.
Powierzchnia zawiera wystarczającą liczbę stopni, aby wspierać stopniowy wzrost przepływu, unikając jednocześnie pewnych wad związanych z wykorzystaniem materiału, związanych z większym nacięciem 8°.
Powszechna specyfikacja przewodzących podłoży urządzeń zasilających 4H-SiC to:
4° w kierunku ⟨11-20⟩ ±0,5°
Dokładny kierunek i tolerancję należy jeszcze potwierdzić dla każdego procesu.
Odpowiednio przygotowane podłoże o nachyleniu 4° może zapewnić:
Badania wykazały szybkie tempo wzrostu, grube warstwy epitaksjalne 4H-SiC o kontrolowanej morfologii na podłożach odchylonych od osi o 4°, gdy zoptymalizowano temperaturę, skład chemiczny powierzchni, stosunek C/Si i trawienie przed wzrostem.
Kąt odchylenia od osi wynoszący 4° nie eliminuje defektów epitaksjalnych. Możliwe problemy obejmują:
Ostateczna gęstość defektów zależy zarówno od podłoża, jak i procesu wzrostu. Przygotowanie powierzchni, trawienie wodorowe, szybkość wzrostu, ciśnienie, temperatura i stosunek prekursorów mają wpływ na wynik.
Płytka 4H-N SiC odchylona od osi o 4° jest powszechnie rozważana w przypadku:
W przypadku większości standardowych projektów urządzeń zasilających przewodzących 4H-SiC, 4° to pierwsza orientacja, którą kupujący powinni ocenić.
Płytka odchylona od osi o 8° ma w przybliżeniu dwukrotnie większe nachylenie niż płytka o nachyleniu 4°. Charakteryzuje się zatem większą gęstością stopni powierzchniowych i węższymi tarasami.
Historycznie rzecz biorąc, podłoża odchylone od osi o 8° były szeroko stosowane w celu zapewnienia silnych warunków przepływu schodkowego i niezawodnej replikacji politypów.
Potencjalne zalety obejmują:
Większy kąt poza osią może powodować wady handlowe i produkcyjne:
Większy kąt nacięcia oznacza, że z danej kryształowej kulki można uzyskać mniej wafli. Wada ta staje się coraz bardziej istotna w miarę zwiększania się średnicy płytki.
Badania porównujące podejścia pozaosiowe wykazały, że podłoża 4° stanowią oszczędną alternatywę dla podłoży 8°, przy jednoczesnym zachowaniu efektywnego wzrostu przepływu stopniowego.
Płytka SiC odchylona od osi o 8° może być odpowiednia do:
Kupujący nie powinien zmieniać kąta z 8° na 4° wyłącznie w celu obniżenia kosztów podłoża bez uprzedniej kwalifikacji procesu epitaksjalnego.
| Przedmiot | 0° na osi | 4° poza osią | 8° poza osią |
|---|---|---|---|
| Gęstość schodkowa powierzchni | Niski | Średni | Wysoki |
| Szerokość tarasu | Szeroki | Średni | Wąski |
| Stabilność przepływu krokowego | Zależne od procesu | Silny w standardowych procesach | Bardzo mocny w kompatybilnych procesach |
| Kontrola politypu 4H | Bardziej wymagające | Ogólnie stabilnie | Ogólnie stabilnie |
| Ryzyko włączenia 3C | Wyższa bez optymalizacji procesów | Niżej | Niżej |
| Czułość grupowania krokowego | Zależne od procesu | Umiarkowany | Potencjalnie wyższy |
| Wykorzystanie materiału Boule | Najwyższy | Dobry | Niżej |
| Względny koszt podłoża | Zwykle korzystne | Zrównoważony | Potencjalnie wyższy |
| Standardowe użycie urządzenia zasilającego | Ograniczone lub wyspecjalizowane | Wspólny | Starsze lub wyspecjalizowane |
| Półizolacyjne zastosowanie RF | Wspólna opcja | Dostępne dla wybranych procesów | Zwyczaj |
| Przenośność procesu | Wymaga dedykowanej receptury | Szeroka kompatybilność | Wymaga kompatybilnej receptury 8° |
Tabela zawiera ogólne wskazówki dotyczące wyboru. Rzeczywista wydajność zależy od politypu, polaryzacji powierzchni, metody wzrostu, rozmiaru płytki i receptury epitaksjalnej.
Niepożądane wtrącenia 3C-SiC mogą tworzyć obszary wadliwe elektrycznie i zmniejszać powierzchnię użytkową matrycy.
Wzrost na osi jest szczególnie wrażliwy na zarodkowanie politypów, podczas gdy powierzchnie 4° i 8° zapewniają więcej etapów utrzymywania sekwencji układania 4H.
Gładka powierzchnia epitaksjalna jest niezbędna do fotolitografii, tworzenia tlenku bramki i jednorodności urządzenia.
Nieprawidłowo dobrane warunki koszenia i wzrostu mogą powodować:
Dyslokacje w płaszczyźnie podstawowej są ważne w przypadku bipolarnych urządzeń SiC, ponieważ mogą przyczyniać się do rozszerzania się z powodu błędów układania i degradacji napięcia przewodzenia.
Wzrost pozaosiowy może replikować BPD z podłoża do warstwy epitaksjalnej. Nowoczesne procesy mają na celu przekształcenie BPD w mniej szkodliwe przemieszczenia krawędzi gwintu lub zapobieganie ich rozprzestrzenianiu się.
Gęstość stopniowa wpływa na sposób włączania azotu i innych domieszek podczas wzrostu. Zmiana kąta poza osią może zatem wymagać dostosowania przepływu gazu, temperatury i stosunku C/Si w celu utrzymania docelowego domieszkowania.
Rzeczywisty kąt odchylenia może różnić się od środka do krawędzi ze względu na krzywiznę płaszczyzny kryształu i geometrię płytki. Może to powodować lokalne zmiany w strukturze stopni w całej płytce.
W przypadku większych płytek lub wymagającej produkcji kupujący mogą zażądać:
Większy kąt poza osią może poprawić pewne warunki epitaksjalne, ale zmniejszyć liczbę substratów, które można wyciąć z kuli.
Wynik epitaksjalny z najniższymi defektami niekoniecznie oznacza najniższy całkowity koszt urządzenia. Kupujący muszą wziąć pod uwagę:
Kąta odchylenia od osi nie można oceniać w oderwaniu od polaryzacji płytki.
Płytka SiC może być przetwarzana na:
Większość komercyjnych epitaksji urządzeń zasilających 4H-SiC wykorzystuje powierzchnię Si. Materiał typu C-face może być stosowany do specjalistycznej epitaksji, badań, tworzenia grafenu lub procesów wymagających innej chemii powierzchni.
Powierzchnie Si-face i C-face mogą zachowywać się inaczej podczas:
Dlatego też zapytanie ofertowe powinno określać zarówno specyfikację czołową, jak i pozaosiową.
Zalecany punkt wyjścia:
Zalecany punkt wyjścia:
Zalecany punkt wyjścia:
Zalecany punkt wyjścia:
| Parametr | Informacje do przekazania |
| Aplikacja | MOSFET mocy, SBD, GaN RF, badawczy lub optyczny |
| Produkt | Gołe podłoże lub płytka epitaksjalna |
| Polityp | 4H-SiC, 6H-SiC lub inny |
| Przewodność | Typ N, typ P lub półizolacyjny |
| Średnica | 2, 3, 4, 6, 8 cali lub niestandardowe |
| Kryształowa płaszczyzna | Płaszczyzna C, płaszczyzna A lub inna |
| Twarz waflowa | Si-face lub C-face |
| Kąt poza osią | 0°, 4°, 8° lub niestandardowe |
| Kierunek pozaosiowy | Na przykład w kierunku ⟨11-20⟩ |
| Tolerancja kąta | Na przykład ±0,5° |
| Grubość | Grubość nominalna i tolerancja |
| Oporność | Zakres lub wartość minimalna |
| Powierzchnia | SSP, DSP, CMP lub epi-ready |
| Chropowatość powierzchni | Maksymalna Ra |
| TTV | Maksymalna wartość |
| Łuk i osnowa | Maksymalne dozwolone wartości |
| Granice defektów | MPD, TSD, TED i BPD |
| Wady powierzchni | Zadrapania, wgłębienia, cząstki i odpryski na krawędziach |
| Wykluczenie krawędzi | Sprawdzona powierzchnia użytkowa |
| Raport orientacyjny | Pomiar środkowy lub mapa pełnopłatkowa |
| Ilość | Próbka, kwalifikacja lub wielkość produkcji |
Aplikacja:Wzrost epitaksjalny SiC MOSFET
Tworzywo:4H-SiC
Przewodność:Typ N
Średnica:150 mm
Orientacja:4° poza osią w kierunku ⟨11-20⟩
Tolerancja kąta:±0,5°
Powierzchnia:Si-face CMP, gotowy na epi
Tyłek:Poler optyczny typu C-face
Grubość:Zgodnie z wymaganiami dotyczącymi obsługi urządzenia
Oporność:Zdefiniowany zakres produkcyjny
TTV:Maksymalna zdefiniowana przez kupującego
Łuk/osnowa:Maksymalna zdefiniowana przez kupującego
Chropowatość powierzchni:Ra poniżej uzgodnionego limitu CMP
Wady:Wymagane limity MPD, BPD, TSD i defektów krawędziowych
Kontrola:Orientacja rentgenowska, skan powierzchni i raport dotyczący geometrii
Ilość:5 płytek do kwalifikacji, po czym następuje zlecenie produkcyjne
Nie. Kąt odchylenia od osi 4° jest szeroko stosowany w przypadku epitaksji przewodzącej urządzeń zasilających 4H-SiC, ale półizolacyjne podłoża RF, starsze procesy i specjalistyczne badania mogą wymagać kąta 0°, 8° lub innego.
Tak, ale homoepitaksja na osi zazwyczaj wymaga dedykowanego procesu wzrostu w celu kontrolowania zarodkowania politypów, wtrąceń 3C-SiC i morfologii powierzchni.
Odcięcie pod kątem 4° zapewnia wystarczającą gęstość stopnia dla stabilnej epitaksji, poprawiając jednocześnie wykorzystanie kuli i zmniejszając koszty materiału w porównaniu z większym cięciem pod kątem 8°.
Tak. Dwie płytki o tym samym kącie 4°, ale różnych kierunkach odcięcia, mogą wykazywać różne struktury schodkowe i zachowanie epitaksjalne. Zawsze określaj zarówno kąt, jak i kierunek.
Półizolujący 4H-SiC jest często dostarczany na osi do zastosowań RF i GaN-na-SiC. Jednakże dla niestandardowych procesów epitaksjalnych mogą być dostępne opcje 4° i 8°.
Nie bez kwalifikacji. Receptura epitaksjalna może wymagać zmian temperatury, szybkości wzrostu, ciśnienia, wstępnego trawienia i proporcji prekursorów.
Kąt odchylenia płytki SiC od osi jest funkcjonalnym parametrem epitaksjalnym, a nie prostą tolerancją wymiarową.
Płytka 0° zapewnia wysokie wykorzystanie materiału i może być odpowiednia do półizolacyjnych podłoży RF lub specjalistycznej homoepitaksji, ale wymaga starannej kontroli zarodkowania politypu.
Płytka odchylona o 4° od osi zapewnia silną równowagę pomiędzy stabilnością przepływu krokowego, kosztem i zgodnością produkcyjną, co czyni ją częstym wyborem w przypadku przewodzących urządzeń zasilających 4H-SiC.
Płytka odchylona od osi o 8° zapewnia wysoką gęstość stopni i pozostaje cenna dla kwalifikowanych starszych procesów i specjalistycznego wzrostu epitaksjalnego, chociaż może zwiększać koszty materiałów i czułość grupowania schodkowego.
Przed złożeniem zapytania o ofertę kupujący powinien potwierdzić:
Najlepsza płytka SiC to nie ta, która ma największy lub najmniejszy kąt nieprawidłowego cięcia. Jest to płytka, której orientacja, powierzchnia i specyfikacje defektów odpowiadają zamierzonemu procesowi epitaksjalnemu.
TAGI:Kąt odchylenia płytki SiC od osi, płytka SiC 4 stopnie, podłoże SiC 8 stopni, płytka SiC na osi, nieprawidłowe cięcie płytki SiC, epitaksja 4H-SiC, orientacja podłoża SiC, dostawa płytek SiC
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
Türkçe
polski