مرحلہ وار کنٹرول شدہ ایپیٹیکسیل ترقی کیا ہے؟

SiC پاور ڈیوائسز کی تیاری کے لیے بنیادی ٹیکنالوجیز میں سے ایک کے طور پر، SiC ایپیٹیکسیل گروتھ ٹیکنالوجی کے ذریعے اگائی جانے والی ایپیٹیکسی کا معیار براہ راست SiC ڈیوائسز کی کارکردگی کو متاثر کرے گا۔ اس وقت، سب سے مرکزی دھارے میں شامل SiC ایپیٹیکسیل گروتھ ٹیکنالوجی کیمیائی بخارات جمع (CVD) ہے۔

ایس آئی سی کے بہت سے مستحکم کرسٹل پولی ٹائپ ہیں۔ لہذا ، حاصل کردہ ایپیٹیکسیئل نمو کی پرت کو قابل بنانے کے ل theSiC سبسٹریٹ، یہ ضروری ہے کہ سبسٹریٹ کے تین جہتی جوہری انتظامات کی معلومات کو ایپیٹاکسیل نمو کی پرت میں منتقل کریں ، اور اس کے لئے کچھ خاص طریقوں کی ضرورت ہے۔ کیوٹو یونیورسٹی کے پروفیسر ایمریٹس ، اور دیگر افراد نے اس طرح کی ایک ایسک ایپیٹیکسیئل گروتھ ٹکنالوجی کی تجویز پیش کی ، جو مناسب نمو کے حالات کے تحت ایک چھوٹی سی زاویہ سمت میں ایس آئی سی سبسٹریٹ کے کم انڈیکس کرسٹل طیارے پر کیمیائی بخارات جمع (سی وی ڈی) انجام دیتی ہے۔ اس تکنیکی طریقہ کو قدموں پر قابو پانے والے ایپیٹیکسیل نمو کا طریقہ بھی کہا جاتا ہے۔

شکل 1 دکھاتا ہے کہ مرحلہ وار کنٹرول شدہ ایپیٹیکسیل نمو کے طریقہ کار کے ذریعہ SiC ایپیٹیکسیل گروتھ کو کیسے انجام دیا جائے۔ ایک صاف اور آف زاویہ SiC سبسٹریٹ کی سطح قدموں کی تہوں میں بنتی ہے، اور سالماتی سطح کے قدم اور میز کی ساخت حاصل کی جاتی ہے۔ جب خام مال کی گیس متعارف کرائی جاتی ہے، تو خام مال کو SiC سبسٹریٹ کی سطح پر فراہم کیا جاتا ہے، اور میز پر چلنے والے خام مال کو ترتیب کے مراحل سے پکڑا جاتا ہے۔ جب قبضہ شدہ خام مال کرسٹل پولی ٹائپ کے مطابق ایک ترتیب بناتا ہے۔SiC سبسٹریٹمتعلقہ پوزیشن پر، ایپیٹیکسیل پرت کامیابی سے ایس آئی سی سبسٹریٹ کے مخصوص کرسٹل پولی ٹائپ کو وراثت میں حاصل کرتی ہے۔

شکل 1: آف اینگل (0001) کے ساتھ SiC سبسٹریٹ کی ایپیٹیکسیل نمو

بلاشبہ، مرحلہ وار کنٹرول ایپیٹیکسیل گروتھ ٹیکنالوجی کے ساتھ مسائل ہو سکتے ہیں۔ جب ترقی کے حالات مناسب حالات پر پورا نہیں اترتے ہیں، تو خام مال قدموں کے بجائے میز پر کرسٹل کو نیوکلیئٹ اور پیدا کرے گا، جو مختلف کرسٹل پولی ٹائپس کی نشوونما کا باعث بنے گا، جس کی وجہ سے مثالی ایپیٹیکسیل پرت بڑھنے میں ناکام ہو جائے گی۔ اگر متضاد پولی ٹائپ ایپیٹیکسیل پرت میں ظاہر ہوتے ہیں، تو سیمی کنڈکٹر ڈیوائس مہلک نقائص کے ساتھ رہ سکتی ہے۔ لہذا، مرحلہ وار کنٹرول شدہ ایپیٹیکسیل گروتھ ٹیکنالوجی میں، انحراف کی ڈگری کو ڈیزائن کیا جانا چاہیے تاکہ قدم کی چوڑائی مناسب سائز تک پہنچ جائے۔ ایک ہی وقت میں، خام مال گیس میں سی خام مال اور سی خام مال کی حراستی، ترقی کے درجہ حرارت اور دیگر حالات کو بھی اقدامات پر کرسٹل کی ترجیحی تشکیل کے لئے شرائط کو پورا کرنا ضروری ہے. اس وقت، اہم کی سطح4H قسم کا SiC سبسٹریٹمارکیٹ میں ایک 4 ° ڈیفلیکشن زاویہ (0001) سطح پیش کرتا ہے ، جو قدموں پر قابو پانے والی ایپیٹیکسیل نمو کی دونوں ضروریات کو پورا کرسکتا ہے اور بولی سے حاصل کردہ ویفروں کی تعداد میں اضافہ کرسکتا ہے۔

ہائی پیوریٹی ہائیڈروجن کو SiC ایپیٹیکسیل نمو کے لیے کیمیائی بخارات جمع کرنے کے طریقہ کار میں ایک کیریئر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور Si خام مال جیسے SiH4 اور C خام مال جیسے C3H8، SiC سبسٹریٹ کی سطح پر داخل ہوتے ہیں جن کے سبسٹریٹ کا درجہ حرارت ہمیشہ برقرار رکھا جاتا ہے۔ 1500-1600℃ 1500-1600 ° C کے درجہ حرارت پر، اگر سامان کی اندرونی دیوار کا درجہ حرارت کافی زیادہ نہیں ہے، تو خام مال کی سپلائی کی کارکردگی بہتر نہیں ہوگی، اس لیے گرم دیوار کا ری ایکٹر استعمال کرنا ضروری ہے۔ SiC ایپیٹیکسیل گروتھ آلات کی بہت سی قسمیں ہیں، بشمول عمودی، افقی، ملٹی ویفر اور سنگل۔ویفراقسام اعداد و شمار 2 ، 3 اور 4 میں گیس کے بہاؤ اور تین قسم کے ایس ای سی ایپیٹاکسیل نمو کے سازوسامان کے ری ایکٹر حصے کی سبسٹریٹ ترتیب دکھائی دیتی ہے۔

شکل 2 ملٹی چپ گردش اور انقلاب

چترا 3 ملٹی چپ انقلاب

شکل 4 سنگل چپ

SiC epitaxial substrates کی بڑے پیمانے پر پیداوار حاصل کرنے کے لیے کئی اہم نکات پر غور کرنا ہے: epitaxial تہہ کی موٹائی کی یکسانیت، doping concentration کی یکسانیت، دھول، پیداوار، اجزاء کی تبدیلی کی فریکوئنسی، اور دیکھ بھال کی سہولت۔ ان میں، ڈوپنگ ارتکاز کی یکسانیت ڈیوائس کی وولٹیج مزاحمتی تقسیم کو براہ راست متاثر کرے گی، اس لیے ویفر کی سطح، بیچ اور بیچ کی یکسانیت بہت زیادہ ہے۔ مزید برآں، ری ایکٹر کے اجزاء اور ایگزاسٹ سسٹم سے منسلک ری ایکشن پراڈکٹس ایک دھول کا ذریعہ بن جائیں گے، اور ان دھولوں کو آسانی سے کیسے ہٹایا جائے یہ بھی ایک اہم تحقیقی سمت ہے۔

SiC epitaxial ترقی کے بعد، ایک اعلی طہارت کی SiC واحد کرسٹل پرت حاصل کی جاتی ہے جسے پاور ڈیوائسز بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، ایپیٹیکسیل گروتھ کے ذریعے، سبسٹریٹ میں موجود بیسل پلین ڈس لوکیشن (BPD) کو بھی سبسٹریٹ/ڈرفٹ لیئر انٹرفیس پر تھریڈنگ ایج ڈس لوکیشن (TED) میں تبدیل کیا جا سکتا ہے (شکل 5 دیکھیں)۔ جب ایک دوئبرووی کرنٹ گزرتا ہے، تو BPD اسٹیکنگ فالٹ کی توسیع سے گزرے گا، جس کے نتیجے میں آلہ کی خصوصیات میں کمی آئے گی جیسے مزاحمت میں اضافہ۔ تاہم، BPD کو TED میں تبدیل کرنے کے بعد، ڈیوائس کی برقی خصوصیات متاثر نہیں ہوں گی۔ ایپیٹیکسیل ترقی دوئبرووی کرنٹ کی وجہ سے آلے کے انحطاط کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہے۔

چترا 5: تبادلوں کے بعد Epitaxial نمو اور ٹیڈ کراس سیکشن سے پہلے اور بعد میں SIC سبسٹریٹ کا BPD

ایس آئی سی کی ایپیٹاکسیل نشوونما میں ، بفر پرت اکثر بڑھے ہوئے پرت اور سبسٹریٹ کے درمیان داخل کی جاتی ہے۔ این قسم کے ڈوپنگ کی اعلی حراستی والی بفر پرت اقلیتی کیریئرز کی بحالی کو فروغ دے سکتی ہے۔ اس کے علاوہ ، بفر پرت میں بیسل ہوائی جہاز کی نقل مکانی (بی پی ڈی) کے تبادلوں کا بھی فنکشن ہوتا ہے ، جس کا لاگت پر کافی اثر پڑتا ہے اور یہ ایک بہت اہم ڈیوائس مینوفیکچرنگ ٹکنالوجی ہے۔