發布日期:2022-10-09 點擊率:73
碳化硅(SiC)在大功率、高溫、高頻等極端條件應用領域具有很好的前景。但盡管商用4H-SiC單晶圓片的結晶完整性最近幾年顯著改進,這些晶圓的缺陷密度依然居高不下。經研究證實,晶圓襯底的表面處理時間越長,則表面缺陷率也會跟著增加。
碳化硅(SiC)兼有寬能帶隙、高電擊穿場強、高熱導率、高載流子飽和速率等特性,在大功率、高溫、高頻等極端條件應用領域具有很好的前景。盡管商用4H–SiC單晶圓片的結晶完整性最近幾年顯著改進,但這些晶圓的缺陷密度依然居高不下。
經研究證實,晶圓襯底的表面處理時間越長,則表面缺陷率也會跟著增加。表面缺陷嚴重影響SiC元件品質與矽元件相比,碳化硅的能帶隙更寬,本征載流子濃度更低,且在更高的溫度條件下仍能保持半導體特性,因此,采用碳化硅材料制成的元件,能在比矽元件更高的工作溫度運作。碳化硅的高電擊穿場強和高熱導率,結合高工作溫度,讓碳化硅元件取得極高的功率密度和能效。
如今,碳化硅晶圓品質和元件制造制程顯著改進,各大半導體廠商紛紛展示了高壓碳化硅解決方案,其性能遠超過矽蕭特基勢壘二極體(SBD)和場效應電晶體(FET),其中包括阻斷電壓接近19kV的PiN整流管;擊穿電壓高于1.5kV的蕭特基二極體;擊穿電壓高達1.0kV的 MOSFET。
對于普通半導體技術特別是碳化硅元件,襯底材料的品質極其重要。若在晶圓非均勻表面上有機械性紊亂區和氧化區,使用這些晶圓制造出的半導體元件,其產品性能將會受到影響,例如重組率提高,或者在正常工作過程中出現無法預見的性能降低現象。商用碳化硅晶圓需要機械拋光處理,晶圓表面容易被刮傷,經常看到晶圓上有大量的刮痕。
過去的研究報告證明,如果在外延層生長前正確處理襯底表面,晶圓襯底表面上的缺陷將會大幅減少,這是生長高品質外延層的關鍵所在。我們知道,氫氣蝕刻方法可以去除數百奈米的體效應材料,從而改善晶圓表面的缺陷問題。
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