Saamaynta substrate-ka SiC iyo walxaha epitaxial-ka ee astaamaha qalabka MOSFET

Cilad saddex-xagal ah

Cilladaha saddex-xagalka ah ayaa ah cilladaha ugu dhimashada badan ee lakabka epitaxial-ka ee SiC. Tiro badan oo warbixinno suugaaneed ah ayaa muujiyay in sameynta cilladaha saddex-xagalka ah ay la xiriirto qaabka kiristaalka 3C. Si kastaba ha ahaatee, sababo la xiriira hababka koritaanka ee kala duwan, qaab-dhismeedka cillado badan oo saddex-xagal ah oo ku yaal dusha sare ee lakabka epitaxial-ka ayaa aad uga duwan. Waxaa si qiyaas ah loogu qaybin karaa noocyada soo socda:

(1) Waxaa jira cillado saddex-xagal ah oo leh walxo waaweyn oo ku yaal xagga sare

Noocan cillad saddex-xagalka ah wuxuu leeyahay qayb weyn oo wareegsan oo ku taal sare, taasoo laga yaabo inay sababto walxaha dhacaya inta lagu jiro habka koritaanka. Meel yar oo saddex-xagal ah oo leh dusha qallafsan ayaa laga arki karaa hoos uga soo socota geeskan. Tani waxay sabab u tahay xaqiiqda ah in inta lagu jiro habka epitaxial, laba lakab oo kala duwan oo 3C-SiC ah ayaa si isdaba joog ah loogu sameeyaa aagga saddex-xagalka ah, kuwaas oo lakabka koowaad uu ku dhex milmo is-dhexgalka oo uu ku koro socodka tallaabada 4H-SiC. Marka dhumucda lakabka epitaxial ay korodho, lakabka labaad ee 3C polytype nucleates wuxuu ku koraa godad saddex-xagal ah oo yaryar, laakiin tallaabada koritaanka 4H si buuxda uma daboolayso aagga 3C polytype, taasoo ka dhigaysa aagga jeexdinta V-qaabaysan ee 3C-SiC inuu weli si cad u muuqdo.

(2) Waxaa jira walxo yaryar oo ku yaal xagga sare iyo cillado saddex-xagal ah oo leh dusha qallafsan

Walxaha ku yaal geesaha noocan ah ee cilladda saddex-xagalka ah aad bay u yar yihiin, sida ku cad Jaantuska 4.2. Inta badan aagga saddex-xagalka ah waxaa daboolaya socodka tallaabada ee 4H-SiC, taas oo ah, lakabka 3C-SiC oo dhan wuxuu si buuxda ugu dhex jiraa lakabka 4H-SiC. Tallaabooyinka koritaanka ee 4H-SiC oo keliya ayaa laga arki karaa dusha sare ee cilladda saddex-xagalka ah, laakiin tallaabooyinkani aad bay uga weyn yihiin tallaabooyinka koritaanka kiristaalka 4H ee caadiga ah.

(3) Cilladaha saddex-xagal oo leh dusha siman

Noocan cillad saddex-xagalka ah wuxuu leeyahay qaab-dhismeedka dusha sare oo siman, sida ku cad Jaantuska 4.3. Cilladaha saddex-xagalka ah ee noocaas ah, lakabka 3C-SiC waxaa daboolaya socodka tallaabada ee 4H-SiC, qaabka kiristaalka 4H ee dusha sarena wuu sii fiicnaanayaa oo wuu sii jilicsanaanayaa.

Cilladaha godka epitaxial

Godadyada Epitaxial (Godadka) waa mid ka mid ah cilladaha ugu badan ee qaab-dhismeedka dusha sare, qaab-dhismeedkooda caadiga ah ee dusha sare iyo dulucda qaab-dhismeedka waxaa lagu muujiyay Jaantuska 4.4. Goobta godadka daxalka ee kala-baxa dunta (TD) ee la arkay ka dib markii KOH lagu dhejiyay dhabarka qalabka waxay leedahay isku-xirnaan cad oo la leh goobta godadka epitaxial ka hor diyaarinta qalabka, taasoo muujinaysa in sameynta cilladaha godka epitaxial ay la xiriirto kala-baxa dunta.

cilladaha karooto

Cilladaha karooto waa cillad dusha sare ah oo caadi ah oo ku jirta lakabka epitaxial 4H-SiC, qaab-dhismeedkooda caadiga ahna waxaa lagu muujiyay Jaantuska 4.5. Cilladaha karooto waxaa lagu soo waramayaa inay ka sameysmaan isgoyska cilladaha Franconian iyo prismatic stacking ee ku yaal diyaaradda hoose oo ay ku xiran yihiin kala-goysyada sida tallaabada. Waxaa sidoo kale la soo sheegay in sameynta cilladaha karooto ay la xiriirto TSD ee substrate-ka. Tsuchida H. et al. waxay ogaadeen in cufnaanta cilladaha karooto ee lakabka epitaxial ay la mid tahay cufnaanta TSD ee substrate-ka. Iyadoo la barbar dhigayo sawirrada qaab-dhismeedka dusha sare ka hor iyo ka dib koritaanka epitaxial, dhammaan cilladaha karooto ee la arkay waxaa laga heli karaa inay u dhigmaan TSD ee substrate-ka. Wu H. et al. waxay isticmaaleen qeexitaanka tijaabada kala firdhinta Raman si ay u ogaadaan in cilladaha karooto aysan ku jirin qaabka kiristaalka 3C, laakiin kaliya nooca polytype 4H-SiC.

Saamaynta cilladaha saddex-xagalka ah ee astaamaha qalabka MOSFET

Jaantuska 4.7 waa histogram-ka qaybinta tirakoobka ee shan astaamood oo qalab ah oo leh cillado saddex-xagal ah. Khadka buluugga ah ee dhibcaha leh waa xariiqda kala qaybinta ee burburka astaamaha qalabka, xariiqda dhibcaha casna waa xariiqda kala qaybinta ee cilladda qalabka. Cilladaha saddex-xagalku waxay leeyihiin saameyn weyn, heerka cilladuna waa ka badan yahay 93%. Tani waxaa inta badan loo aaneeyaa saameynta cilladaha saddex-xagalku ku leeyihiin sifooyinka daadinta dambe ee aaladaha. Ilaa 93% aaladaha leh cilladaha saddex-xagalku waxay si weyn u kordhiyeen daadinta gadaal. Intaa waxaa dheer, cilladaha saddex-xagalku waxay sidoo kale saameyn weyn ku leeyihiin astaamaha daadinta albaabka, iyadoo heerka burburku yahay 60%. Sida lagu muujiyey Shaxda 4.2, burburka danabka xadka iyo burburka astaamaha diode-ka jirka, saameynta cilladaha saddex-xagalku waa yar tahay, saamiga burburkuna waa 26% iyo 33% siday u kala horreeyaan. Marka la eego keenista kororka iska caabbinta, saameynta cilladaha saddex-xagalku waa daciif, saamiga burburkuna waa qiyaastii 33%.

Saamaynta cilladaha godka epitaxial ee astaamaha qalabka MOSFET

Jaantuska 4.8 waa histogram-ka qaybinta tirakoobka ee shan astaamood oo qalab ah oo ka kooban cillado god epitaxial ah. Khadka buluugga ah ee dhibcaha leh waa xariiqda kala qaybinta ee burburka astaamaha qalabka, xariiqda dhibcaha casna waa xariiqda kala qaybinta ee cilladda qalabka. Waxaa laga arki karaa tan in tirada aaladaha ka kooban cilladaha god epitaxial ee muunadda SiC MOSFET ay la mid tahay tirada aaladaha ka kooban cillado saddex-xagalka ah. Saamaynta cilladaha god epitaxial ee astaamaha qalabka way ka duwan tahay cilladaha saddex-xagalka ah. Marka la eego cilladaha qalabka, heerka guuldarrada ee aaladaha ka kooban cilladaha god epitaxial waa 47% oo keliya marka la barbar dhigo cilladaha saddex-xagalka ah, saameynta cilladaha god epitaxial ee sifooyinka daadinta dambe iyo astaamaha daadinta albaabka ee qalabka si weyn ayaa loo daciifiyay, iyadoo saamiga burburka uu yahay 53% iyo 38% siday u kala horreeyaan, sida lagu muujiyey Shaxda 4.3. Dhanka kale, saameynta cilladaha god epitaxial ee sifooyinka danabka heerka, astaamaha gudbinta diode-ka jirka iyo iska caabbinta dul-joogga ah ayaa ka weyn kan cilladaha saddex-xagalka ah, iyadoo saamiga burburku uu gaarayo 38%.

Guud ahaan, laba cilladood oo qaab-dhismeed ah, kuwaas oo kala ah saddex-xagalka iyo godadka epitaxial, ayaa saameyn weyn ku leh cilladda iyo burburka astaamaha ee aaladaha SiC MOSFET. Jiritaanka cilladaha saddex-xagalka ah ayaa ah kuwa ugu dhimashada badan, iyadoo heerka cilladdu uu gaarayo 93%, taasoo inta badan lagu muujiyey koror weyn oo ku yimid daadinta gadaal ee qalabka. Qalabka ay ku jiraan cilladaha godka epitaxial waxay lahaayeen heer guuldarro oo ka hooseeya 47%. Si kastaba ha ahaatee, cilladaha godka epitaxial waxay saameyn weyn ku leeyihiin danabka heerka qalabka, astaamaha gudbinta diode-ka jirka iyo iska caabbinta marka loo eego cilladaha saddex-xagalka ah.