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5-4-3-Wachstum von hexagonalen Polytyp-sic-Wafern

5. Siliciumcarbid-Technologie

5-4-3-Wachstum von hexagonalen Polytyp-sic-Wafern

2018-01-08

in den späten 1970er Jahren, Tairov und tzvetkov etabliert die Grundprinzipien eines modifizierten Seed Sublimation Wachstum für Wachstum von 6h-sic. Dieser Prozess, der auch als modifizierter Lely-Prozess bezeichnet wird, war ein Durchbruch für den Halbleiter, da er die erste Möglichkeit bot, reproduzierbar große akzeptable Einkristalle zu erzeugen, die in massenproduzierte Halbleiterscheiben geschnitten und poliert werden konnten. Der grundlegende Wachstumsprozeß basiert darauf, polykristallines Ausgangsmaterial auf ~ 2400ºC unter Bedingungen zu erhitzen, wo es in die Dampfphase sublimiert und anschließend auf einem kühleren Keimkristall kondensiert. Dies erzeugt einen etwas zylindrischen Einkristall, der wächst in der Größenordnung von einigen Millimetern pro Stunde größer. bis heute ist die bevorzugte Ausrichtung des Wachstums im Sublimationsprozess derart, dass das vertikale Wachstum einer größeren zylindrischen Kugel entlang der \u0026 lt; 0 0 0 1 \u0026 gt; kristallographische c-Achsenrichtung (d. h. vertikale Richtung in Fig. 5.1). runde \"C-Achsen\" -Wafer mit Oberflächen, die normal (d. h. senkrecht zu innerhalb von 10º) zur c-Achse liegen, können aus der in etwa zylindrischen Kugel gesägt werden. Nach Jahren der weiteren Entwicklung des Sublimationswachstums entwickelte sich Cree, Inc. als erstes Unternehmen 1989 mit einem Durchmesser von 2,5 cm auf Halbleiterwafern mit c-Achsen-orientiertem 6h-sic. Entsprechend entwickelte sich die überwiegende Mehrheit der sic-halbleiter-elektronik die Kommerzialisierung erfolgt seit 1990 mit c-Achsen-orientierten sic-Wafern der 6h- und 4h-sic-Polytypen. n-Typ-, p-Typ- und halbisolierende sic-Wafer verschiedener Größen (gegenwärtig so groß wie 7,6 cm im Durchmesser) sind jetzt im Handel von einer Vielzahl von Herstellern erhältlich. Es ist anzumerken, dass die erreichbaren Substratleitfähigkeiten für p-Typ-Wafer mehr als 10 × kleiner als für n-Typ-Substrate sind, was größtenteils auf den Unterschied zwischen Ionisierungsenergien von Donor- und Akzeptor-Dotierung in sic zurückzuführen ist (Tabelle 5.1). In neuerer Zeit wurden auch sic-Wafer kommerzialisiert, die mit Gasquellen anstelle von Sublimation von festen Quellen oder einer Kombination von Gas- und Feststoffquellen gezüchtet wurden. Das Wachstum von sic boules und Wafern, die entlang anderer kristallographischer Richtungen orientiert sind, wie beispielsweise \"a-face\" Orientierungen, wurden ebenfalls in den letzten zehn Jahren untersucht. während diese anderen sic-wafer-orientierungen einige interessante unterschiede in den vorrichtungseigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen c-achsen-orientierten wafern (kurz in abschnitt 5.5.5 erwähnt) aufweisen, werden alle kommerziellen sic-elektronikteile, die zum jetzigen zeitpunkt hergestellt werden, mit c-achsen hergestellt -orientierte Wafer.


Wafergröße, Kosten und Qualität sind alle sehr kritisch für die Herstellbarkeit und die Prozessausbeute der massenproduzierten Halbleitermikroelektronik. im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumwafer-Standards sind heutige 4h- und 6h-sic-Wafer kleiner, teurer und im allgemeinen von minderer Qualität, die weit enthält

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