ఎపిటాక్సియల్ లేయర్స్: ది ఫౌండేషన్ ఆఫ్ అడ్వాన్స్‌డ్ సెమీకండక్టర్ డివైసెస్

మూర్తి 1: యూనిపోలార్ పరికరాల కోసం డోపింగ్ సాంద్రతలు, పొర మందం మరియు బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ మధ్య పరస్పర సంబంధాన్ని వివరిస్తుంది.

SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల తయారీ ప్రాథమికంగా బాష్పీభవన పెరుగుదల, లిక్విడ్ ఫేజ్ ఎపిటాక్సీ (LPE), మాలిక్యులర్ బీమ్ ఎపిటాక్సీ (MBE), మరియు రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD) వంటి సాంకేతికతలను కలిగి ఉంటుంది, కర్మాగారాల్లో భారీ ఉత్పత్తికి CVD ప్రధాన పద్ధతి.

టేబుల్ 1: ప్రధాన ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ తయారీ పద్ధతుల యొక్క తులనాత్మక అవలోకనాన్ని అందిస్తుంది.

మూర్తి 2(బి)లో వర్ణించబడినట్లుగా, ఒక నిర్దిష్ట వంపు కోణంలో ఆఫ్-యాక్సిస్ {0001} సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై పెరుగుదలను ఒక అద్భుతమైన విధానం కలిగి ఉంటుంది. ఈ పద్ధతి దశల పరిమాణాన్ని తగ్గించేటప్పుడు స్టెప్ డెన్సిటీని గణనీయంగా పెంచుతుంది, ప్రధానంగా స్టెప్ బంచింగ్ సైట్‌లలో న్యూక్లియేషన్‌ను సులభతరం చేస్తుంది మరియు తద్వారా ఎపిటాక్సియల్ పొరను సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క స్టాకింగ్ సీక్వెన్స్‌ను సంపూర్ణంగా ప్రతిబింబించేలా చేస్తుంది, పాలీటైప్‌ల సహజీవనాన్ని తొలగిస్తుంది.

మూర్తి 2: 4H-SiCలో స్టెప్-నియంత్రిత ఎపిటాక్సీ భౌతిక ప్రక్రియను ప్రదర్శిస్తుంది.

మూర్తి 3: 4H-SiC కోసం స్టెప్-నియంత్రిత ఎపిటాక్సీలో CVD పెరుగుదల కోసం క్లిష్టమైన పరిస్థితులను చూపుతుంది.

మూర్తి 4: 4H-SiC ఎపిటాక్సీ కోసం వివిధ సిలికాన్ మూలాల కింద వృద్ధి రేట్లను పోల్చింది.

తక్కువ మరియు మధ్యస్థ వోల్టేజ్ అప్లికేషన్‌ల రంగంలో (ఉదా. 1200V పరికరాలు), SiC ఎపిటాక్సీ సాంకేతికత పరిపక్వ దశకు చేరుకుంది, మందం, డోపింగ్ ఏకాగ్రత మరియు లోపం పంపిణీలో సాపేక్షంగా ఉన్నతమైన ఏకరూపతను అందిస్తుంది, తక్కువ మరియు మధ్యస్థ-వోల్టేజ్ SBD అవసరాలను తగినంతగా తీరుస్తుంది. , MOS, JBS పరికరాలు మరియు ఇతరులు.

అయినప్పటికీ, అధిక-వోల్టేజ్ డొమైన్ ఇప్పటికీ ముఖ్యమైన సవాళ్లను అందిస్తుంది. ఉదాహరణకు, 10000V వద్ద రేట్ చేయబడిన పరికరాలకు సుమారుగా 100μm మందపాటి ఎపిటాక్సియల్ పొరలు అవసరమవుతాయి, అయితే ఈ పొరలు వాటి తక్కువ-వోల్టేజ్ ప్రత్యర్ధులతో పోలిస్తే చాలా తక్కువ మందం మరియు డోపింగ్ ఏకరూపతను ప్రదర్శిస్తాయి, మొత్తం పరికర పనితీరుపై త్రిభుజాకార లోపాల యొక్క హానికరమైన ప్రభావాన్ని చెప్పనవసరం లేదు. బైపోలార్ పరికరాలకు అనుకూలంగా ఉండే హై-వోల్టేజ్ అప్లికేషన్‌లు, మైనారిటీ క్యారియర్ జీవితకాలంపై కఠినమైన డిమాండ్‌లను కూడా ఉంచుతాయి, ఈ పరామితిని మెరుగుపరచడానికి ప్రాసెస్ ఆప్టిమైజేషన్ అవసరం.

ప్రస్తుతం, మార్కెట్‌లో 4-అంగుళాల మరియు 6-అంగుళాల SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరలు ఆధిపత్యం చెలాయిస్తున్నాయి, పెద్ద-వ్యాసం కలిగిన SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల నిష్పత్తిలో క్రమంగా పెరుగుదల ఉంది. SiC ఎపిటాక్సియల్ పొరల పరిమాణం ప్రాథమికంగా SiC సబ్‌స్ట్రేట్‌ల కొలతల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఇప్పుడు వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులో ఉన్న 6-అంగుళాల SiC సబ్‌స్ట్రేట్‌లతో, 4-అంగుళాల నుండి 6-అంగుళాల SiC ఎపిటాక్సీకి మారడం క్రమంగా జరుగుతోంది.

SiC సబ్‌స్ట్రేట్ ఫ్యాబ్రికేషన్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి చెందుతున్నప్పుడు మరియు ఉత్పత్తి సామర్థ్యాలు విస్తరిస్తున్నందున, SiC సబ్‌స్ట్రేట్‌ల ధర క్రమంగా తగ్గుతోంది. సబ్‌స్ట్రేట్‌లు ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్‌ల ధరలో 50% కంటే ఎక్కువగా ఉన్నందున, తగ్గుతున్న సబ్‌స్ట్రేట్ ధరలు SiC ఎపిటాక్సీకి తక్కువ ఖర్చులకు దారితీస్తాయని, తద్వారా పరిశ్రమకు ఉజ్వల భవిష్యత్తును వాగ్దానం చేస్తుందని భావిస్తున్నారు.**