승화 SiC 성장의 도핑 제어

실리콘 카바이드(SiC)우수한 전기적, 열적 특성으로 인해 전력 전자 및 고주파 장치 제조에 중요한 역할을 합니다. 품질과 도핑 수준SiC 결정소자의 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 도핑의 정밀한 제어는 SiC 성장 과정의 핵심 기술 중 하나입니다.

1. 불순물 도핑의 효과

SiC의 승화 성장에서 n형 및 p형 잉곳 성장에 선호되는 도펀트는 각각 질소(N)와 알루미늄(Al)입니다. 그러나 SiC 잉곳의 순도와 배경 도핑 농도는 장치 성능에 상당한 영향을 미칩니다. SiC 원료의 순도와흑연 성분불순물 원자의 성질과 양을 결정합니다.주괴. 이러한 불순물에는 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni)) 및 황(S)이 포함됩니다. 이러한 금속 불순물이 존재하면 잉곳 내 불순물 농도가 소스 내 불순물 농도보다 2~100배 낮아져 소자의 전기적 특성에 영향을 줄 수 있습니다.

2. 극성효과 및 도핑 농도 조절

SiC 결정 성장의 극성 효과는 도핑 농도에 상당한 영향을 미칩니다. ~ 안에SiC 잉곳(0001) 결정면에서 성장한 경우, 질소 도핑 농도는 (0001) 결정면에서 성장한 것보다 상당히 높은 반면, 알루미늄 도핑은 반대 경향을 나타냅니다. 이 효과는 표면 역학에서 발생하며 기체상 구성과 무관합니다. 질소 원자는 (0001) 결정 평면에서 세 개의 낮은 실리콘 원자와 결합하지만 (0001) 결정 평면에서는 하나의 실리콘 원자에만 결합할 수 있으므로 (0001) 결정에서 질소의 탈착 속도가 훨씬 낮아집니다. 비행기. (0001) 크리스탈 페이스.

3. 도핑 농도와 C/Si 비율의 관계

불순물 도핑은 C/Si 비율에 의해서도 영향을 받으며, 이러한 공간 점유 경쟁 효과는 SiC의 CVD 성장에서도 관찰됩니다. 표준 승화 성장에서는 C/Si 비율을 독립적으로 제어하는 ​​것이 어렵습니다. 성장 온도의 변화는 유효 C/Si 비율과 그에 따른 도핑 농도에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 질소 도핑은 일반적으로 성장 온도가 증가함에 따라 감소하는 반면, 알루미늄 도핑은 성장 온도가 증가함에 따라 증가합니다.

4. 도핑 수준을 나타내는 색상

SiC 결정의 색상은 도핑 농도가 증가함에 따라 더 어두워지므로 색상과 색상 깊이는 도핑 유형과 농도를 나타내는 좋은 지표가 됩니다. 고순도 4H-SiC와 6H-SiC는 무색 투명하며, n형이나 p형 도핑으로 가시광선 영역에서 캐리어 흡수를 일으켜 결정에 독특한 색상을 부여한다. 예를 들어, n형 4H-SiC는 460nm(청색광)에서 흡수하는 반면, n형 6H-SiC는 620nm(적색광)에서 흡수합니다.

5. 방사형 도핑 불균일성

SiC(0001) 웨이퍼의 중앙 영역에서는 패싯 성장 중 향상된 불순물 도핑으로 인해 일반적으로 도핑 농도가 더 높고 더 어두운 색상으로 나타납니다. 잉곳 성장 과정에서 0001 면에서는 급격한 나선형 성장이 일어나지만, <0001> 결정 방향으로는 성장 속도가 낮아 0001 면 영역에서 불순물 도핑이 강화된다. 따라서 웨이퍼 중앙 영역의 도핑 농도는 주변 영역의 도핑 농도보다 20~50% 더 높아 방사형 도핑 불균일 문제가 지적된다.SiC(0001) 웨이퍼.

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